利用美國宇航局火星勘測軌道飛行器的觀測數據,對近7個火星年中發生的尺度在數千公里乃至覆蓋全球的大型沙塵暴進行研究,發現火星南半球高緯對流層上部的沙塵普遍存在著強烈的周日變化(圖1),進一步的觀測表明這種現象來自于南半球沙塵大范圍的周日經向運動。而沙塵的物理狀態和化學性質相對穩定,是大氣風場的最好示蹤物,所以由沙塵的運動可以反推火星上難以觀測的大氣風場結構。利用這些觀測結果以及大氣潮汐理論模型,該研究發現火星南半球沙塵暴期間存在著強烈的周日潮汐風場,而正是周日潮汐的經向風主導了沙塵潮汐現象。該現象表明火星大氣在沙塵暴期間存在快速的經向運動,結合火星大氣環流數值模型進一步研究發現,潮汐風可以將夏季火星極區冰蓋附近豐富的水汽快速輸送至中低緯(圖2)。這些水汽可以在中低緯地區日間深對流的作用下被抬升至中高層大氣,在太陽紫外輻射的作用下產生大量的H,從而增加了火星大氣H的逃逸。另一方面,該現象表明在火星上存在著有別于地球大氣的經向物質交換機制。地球中-高緯之間的大氣熱量與物質交換強烈地依賴羅斯貝波的主導作用。雖然大氣熱力潮汐也是地球上早已熟知的大氣波動,但對中低層大氣作用較小,且主要局限于熱帶地區。然而,火星稀薄的大氣可以顯著增強熱力潮汐的作用,該研究提出的潮汐風在火星大氣水平運動中的重要作用,使人們對行星大氣中-高緯之間的物質交換有了新的認識。
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