在曩昔的2年中，美国航空航天局（NASA）火星大气与挥发物演化使命（Mars Atmosphere and Volatile Evolution，MAVEN）搜集了很多的火星大气数据，使用这些数据，研讨人员制造出了榜首幅地球以外的行星高层大气风循环图，这幅新的火星风场图能够协助科学家更好地了解火星气候的运转机制，然后更好地探求这颗赤色星球的陈旧前史，以及现在正在阅历的演化。
经过丈量火星高层大气中的风速和风向，MAVEN探测器已获得了重要的发现：高空处的风流正遭到悠远下方地势特征的搅扰。
视频来历：NASA /戈达德航天飞翔中心/ MAVEN /科罗拉多大学波尔得分校/密歇根大学
字幕制造：哇喳
背景音乐：詹姆斯 约书亚 奥托（James Joshua Otto）-《融化的冰川》（Glacial Shifts）/举世制造音乐（Universal Production Music）
在9月21日的时分，MAVEN探测器庆祝了它入轨火星五周年的纪念日。MAVEN的首要科学方针是研讨火星大气中遗留下的物质，探究一个困扰科学家良久的疑团：在悠远的曩昔，这颗被海洋掩盖、气候环境或许适合人类寓居的星球，是怎么变成了现在这般的的干旱荒芜。研讨当时的火星大气，例如大气成涣散入太空的丢失速度以及丢失的机制与原因，能为咱们供给一些重要的头绪，让咱们咱们能够拼凑出了解行星（其间也包含了咱们的地球）大气的完好头绪。
“（MAVEN）所观测到的全球性风场环流为构建火星全球大气模型作出了重要贡献，” 梅赫迪 贝纳（Mehdi Benna）说道，“这些模型一起也用于将火星的气候状况推算到悠远的曩昔。”贝纳来自NASA坐落马里兰州格林贝尔特的戈达德航天飞翔中心（Goddard Space Flight Center），现在有两项能够创立革命性火星风循环图的研讨，而他便是其间之一的领导研讨者。贝纳作为首要作者的论文发表于12月12日的《科学》（Science）杂志上。
在制造火星高层大气风场（蓝线）图的进程中，MAVEN探测器所运转的轨迹线（白点）。该图为计算机生成的可视化成果，白点上的红线代表部分风速和风向，由MAVEN的中性气体与离子质谱仪丈量所得。
图片来自：NASA戈达德航天飞翔中心/ MAVEN /科学可视化工作室/格雷格 西拉（Greg Shirah）
“在火星高层大气中观察到的风，比较咱们在全球模型中模仿得到的风，两者有时很类似，但有时也会截然不同，” 密歇根州安阿伯市密歇根大学（University of Michigan）的卡利 罗滕（Kali Roeten）表明，“以小时为单位的时间尺度上，这些风也或许变化无常，但是在其他状况下，整个观测期内得到的成果是共同的。” 罗滕是这项研讨第二篇论文的首要作者，他领导的论文发表于12月12日的《地球物理研讨杂志-行星》（Journal of Geophysical Research-Planets）上。
关于地球高层大气中的风场，已经有了具体的图画制造。在大气之中，风的存在推进着一系列进程，这些进程或许会影响无线电波的传达，而无线电的传达对地上上的无线电波通讯至关重要，对卫星进入地球轨迹的途径猜测也极为重要。因而，制造火星风图是迈向了解地球之外行星大气特征的要害一步，超出了咱们对地球上大气进程的了解。
行星大气不是原封不动的，而且必定不是四处均一的。为了区别特别大气进程的发作方位，咱们会依据温度对大气层进行区别。例如，人类所日子的区域为大气的最低层，也便是对流层（troposphere），对流层也是呈现不同气候的当地，在对流层内海拔越高，温度就越低。
在地球和火星上，高层大气中的风都坐落相应的热层（thermosphere，也称热成层、热气层或增温层）中，热层以内，温度会跟着高度的添加而升高。最近被制造成火星高层大气风图的风场数据，便是在火星外表上方大约140～240公里的高度范围内测得的。
MAVEN的火星之旅
此次风场的丈量数据，由中性气体与离子质谱仪（Neutral Gas and Ion Mass Spectrometer，NGIMS）搜集。中性气体与离子质谱仪的开端意图，是经过丈量火星大气中离子（带电粒子）和气体的量来确认它的结构和组成，但是，从2016年4月开端，MAVEN的研讨团队就使用中性气体与离子质谱仪来观测水平方向上的风。虽然规划的初衷并非如此，但研讨人员决议暂停掉对离子和气体的数据搜集，并在地球上对仪器进行了编程，让它能来回“摇头”，以便检测MAVEN运转轨迹上的风向。
MAVEN沿着多种不同的轨迹绕火星运转，结合运转进程中搜集到的数据，科学家逐渐构建了火星高层大气的风图。而这引发了一个惊人的发现：高层大气中的风场状况实际上与下方的火星地势相关。
上至高空，下至地表
就像地球相同，火星也有巨大的山脉和峻峭的山沟，在崎岖的山势之中，火星外表的风只能呈现在山体上方和周围。在重力波（gravity wave）的效果下，火星外表风的扰动会在火星热层中发作相应风型的回波。
概念图：风（蓝色箭头）在火星延绵崎岖的地势上活动并发作扰动，这些扰动会跟着大气中的重力波（灰色波涛线）向上传达。经过感应这种重力波，即便MAVEN远在火星大气与太空的交界处，它也能够探查到火星外表上的山沟和山脉。
图片来自：NASA戈达德航天飞翔中心/ MAVEN /概念图画实验室/乔纳森 诺斯（Jonathan North）
大气重力波（留意这儿并不是银河系外的引力波gravitational wave哦）是由一小团空气从停止状况发作位移引起的，在移动进程中重力企图使空气团（流体）康复平衡状况，然后让它以动摇的方式在平衡态之间摇摆。
当火星上的风被逼绕开外表的高地势，而向上涌流发作扰动时，高层大气中就会发作重力波，MAVEN也因而能够探查到火星外表上的山沟和山脉，即便它远在火星大气与太空的交界处。
在此之前，咱们还从未在任何行星的热层中发现外表地势引发的重力波，哪怕是在咱们赖以生存的地球上。MAVEN的研讨团队计划在火星的不同时节和不同方位进一步研讨这些重力波，以增进对热层中风流特征的了解，以及对物理学自身基本原理更深的了解。
这项研讨由MAVEN使命赞助，MAVEN的首要研讨人员身处在科罗拉多大学波尔德分校（University of Colorado Boulder）的大气和空间物理实验室（Laboratory for Atmospheric and Space Physics），而NASA 的戈达德航天飞翔中心担任对MAVEN项目进行办理。NASA正在探究咱们的太阳系及更远的当地，经过咱们强壮的太空和地上使命团队，揭开近在眼前与远在天边的行星、恒星和世界之谜。
参阅来历：
[1]https://www.nasa.gov/press-release/goddard/2019/mars-wind-map
[2]https://www.nasa.gov/mission_pages/maven/main/index.html
[4]https://science.sciencemag.org/content/366/6471/1363
[5]https://doi.org/10.1029/2019JE005957
