2016年7月9日~10日拍攝的火星紫外波段圖像，假彩色，左上角為火星最高的山峰——奧林匹斯火山
這兩張圖像展示的是火星自轉(zhuǎn)7小時(shí)之間不同的畫面，在此期間火星剛好轉(zhuǎn)過大約1/4天。左側(cè)圖像正值清晨，而右側(cè)圖像正值下午。左側(cè)圖像上可以看到著名的水手谷，右側(cè)圖像上可以看到火星上規(guī)模最大的幾座火山
據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道，最新傳回的紫外波段火星圖像揭示了這顆紅色星球大氣層的嶄新面貌。從這些最新圖像中可以目睹在火星表面巨形火山上空正在形成的云團(tuán)，其中還包括首張火星夜氣輝（nightglow）圖像的拍攝，這種圖像可以用于追蹤高空大氣層內(nèi)空氣的流動(dòng)情況。這些圖像是由美國(guó)宇航局的“火星大氣與揮發(fā)分演化探測(cè)器”（MAVEN）搭載的“成像紫外光譜儀”（IUVS）設(shè)備拍攝的。
尼克·施耐德（Nick Schneider）是美國(guó)科羅拉多大學(xué)大氣與空間物理學(xué)實(shí)驗(yàn)室的一位科學(xué)家，他說：“在過去幾個(gè)月間，MAVEN探測(cè)器拍攝了數(shù)百張這類圖像，這是迄今我們獲取的質(zhì)量最高的高清分辨率紫外波段火星圖像。”施耐德在近日于美國(guó)加州召開的美國(guó)天文學(xué)會(huì)行星科學(xué)分會(huì)上向與會(huì)代表們報(bào)告了相關(guān)結(jié)果。該會(huì)議與歐洲行星科學(xué)大會(huì)今年屬于聯(lián)合舉辦。
白天拍攝的紫外波段圖像展示了大氣層內(nèi)的臭氧含量如何隨著季節(jié)改變而發(fā)生變化，另外也可以觀察在午后時(shí)分，在巨型火山的山頂上空云層是如何形成的。
紫外波段的火星。這種圖像可以用于追蹤高空大氣層內(nèi)空氣的流動(dòng)情況
二氧化碳干冰沉積" width="331" height="304"/> 這是2016年7月10日由MAVEN飛船拍攝的火星南極附近地區(qū)的紫外波段影像，此時(shí)正值南半球的初春時(shí)節(jié)。圖像中暗色區(qū)域是巖石地表，而淺色區(qū)域主要是云層、塵埃和霧霾。南極地區(qū)大片淺色則是二氧化碳干冰沉積
而拍攝于夜半球的圖像則反映出一氧化氮產(chǎn)生的夜氣輝輻射效應(yīng)。夜氣輝是一種常見的行星大氣現(xiàn)象，指的是即便在完全沒有外部光源的情況下，行星大氣所產(chǎn)生的黯淡發(fā)光。
火星夜半球的大氣由于白天時(shí)受到陽光照射激發(fā)并產(chǎn)生某些類型大氣化學(xué)反應(yīng)，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)在夜半球時(shí)仍然會(huì)持續(xù)產(chǎn)生微弱發(fā)光。
來自太陽的紫外輻射會(huì)分解火星大氣中的二氧化碳和氮?dú)夥肿樱@一過程中產(chǎn)生的原子會(huì)跟隨高空氣流環(huán)繞火星運(yùn)行。
在夜半球，這些高空氣流會(huì)將這些原子成分帶到相對(duì)較低的高度上，此時(shí)氮原子和氧原子就會(huì)相互結(jié)合形成一氧化氮分子。這一過程會(huì)以紫外輻射的形式向外釋放多余的能量。
在此之前，科學(xué)家們便已經(jīng)從理論上預(yù)測(cè)在火星大氣中應(yīng)當(dāng)會(huì)存在一氧化氮產(chǎn)生的夜氣輝現(xiàn)象，而此次MAVEN探測(cè)器則首次傳回了這一現(xiàn)象的直接拍攝圖像。
在圖像中可以看到偶發(fā)性的亮斑或明亮條帶，這是在高空氣流的影響下，一氧化氮分子的形成加速進(jìn)行時(shí)產(chǎn)生的閃光加強(qiáng)。因此，反過來看，類似亮斑或明亮條帶的存在證明火星高空大氣和環(huán)流模式中存在強(qiáng)烈湍動(dòng)和不穩(wěn)定性。而這些高空氣流又決定著火星大氣將如何對(duì)其非常強(qiáng)烈的季節(jié)變化作出響應(yīng)。
這些最新圖像將幫助改進(jìn)科學(xué)家們對(duì)于距離火星地表37~62英里（約合60~100公里）高度上大氣環(huán)流的模式，這些模式?jīng)Q定著火星大氣的各類行為。
晝半球的紫外波段圖像以前所未有的分辨率展示靠近火星南極上空大氣以及地表的情況，此時(shí)火星南半球正迎來初春時(shí)節(jié)。
當(dāng)大氣中存在水汽時(shí)，臭氧就很容易被破壞，因此火星大氣中的臭氧濃度在火星冬季的極區(qū)上空最高，因?yàn)槟菚r(shí)火星大氣中的水汽成分都已經(jīng)凝結(jié)并降落到火星表面，火星大氣十分干燥。
此次拍攝的圖像證實(shí)火星大氣中的臭氧成分能夠一直持續(xù)存在到春季，這表明火星全球風(fēng)系能夠有效阻止火星其他地區(qū)的水汽成分抵達(dá)火星極區(qū)。
圖像中的波浪狀形態(tài)顯示的是臭氧在紫外波段的吸收效應(yīng)，這對(duì)于我們理解火星上的風(fēng)帶模式是至關(guān)重要的，它將賦予科學(xué)家們一種額外手段，能夠?qū)鹦谴髿饣瘜W(xué)以及全球環(huán)流開展研究。
MAVEN的觀測(cè)結(jié)果還顯示，在午后時(shí)分，發(fā)生在火星表面的4座巨型火星上空的云團(tuán)形成過程，有點(diǎn)類似地球上山區(qū)上空比較容易形成云霧的情況。IUVS設(shè)備拍攝的云層形成圖像是火星上一天之中云層系統(tǒng)發(fā)育過程記錄質(zhì)量最高的圖像之一。
云層體系同樣是我們了解一顆行星能量均衡以及水汽儲(chǔ)量的關(guān)鍵指標(biāo)，因此這些觀測(cè)對(duì)于我們理解火星大氣季節(jié)性和每日變化過程將會(huì)是非常寶貴的參考。美國(guó)科羅拉多大學(xué)的賈斯汀·戴罕（Justin Deighan）是這項(xiàng)研究的第一作者，他表示：“MAVEN的橢圓軌道剛剛好。它可以升到足夠高的高度上，從而拍攝全球圖像，但與此同時(shí)速度又足夠快，從而能夠在火星一天之內(nèi)拍攝多幀畫面。”