研究揭密火星大氣流失機制 特殊波紋加速離子逃逸太空

一項最新研究揭示太陽風與火星大氣層流失之間的重要關聯，發現一種名為「Kelvin–Helmholtz（KH）波」的特殊波紋，是加速火星大氣逃逸至太空的關鍵機制。研究成果已發表於國際期刊《Science Advances》，由美國波士頓大學（Boston University）助理教授董傳飛（Chuanfei Dong）率領研究團隊完成。

過去科學界已知，火星因缺乏類似地球的全球性磁場保護，長期受到太陽風侵蝕，導致大氣逐漸流失，但相關物理機制始終未完全釐清。為深入探究，研究團隊分析美國國家航空暨太空總署（NASA）MAVEN探測器，以及中國天問一號（Tianwen-1）任務所蒐集的觀測資料。

研究發現，當高速太陽風吹襲火星時，會與火星高層大氣相互作用，形成Kelvin–Helmholtz波。這種波紋通常出現在速度與密度不同的流體或氣體交界面，當兩者彼此滑動時便會產生不穩定現象。研究顯示，KH波會加速火星大氣中的帶電離子，使其更容易突破重力束縛並逸散至太空，成為火星大氣持續流失的重要原因。

研究團隊指出，火星因缺乏強大磁場，無法有效阻擋太陽風，使這類波動現象更容易形成，並持續改變火星大氣結構與演化。董傳飛表示，未來將進一步研究KH波最容易形成的條件、演變過程，以及其如何驅動大氣逃逸，希望能更完整描繪火星大氣消失的歷程。

研究人員也認為，這項機制可能不只存在於火星，也可能發生在其他缺乏全球磁場保護的行星，甚至是部分系外行星。這項發現不僅有助於理解火星如何從可能擁有較濃厚大氣的環境，演變成今日乾燥寒冷的星球，也為科學家評估其他行星的大氣演化與適居性提供新的研究方向。