「電場風」能夠吞噬類地行星的大氣和海洋，這不是聳人聽聞

NASA研究者根據歐空局的「金星快車」任務的最新研究成果發現，金星的外部存在強烈的電場風足帶走金星高層大氣中的水蒸氣，這種現象極有可能對吞噬類地行星的海洋起到關鍵性作用。

「這太神奇了，太令人震驚了」NASA戈達德宇宙飛行中心的科學家Glyn Collinson說，「我們從來沒有想像電場風能夠有如此大的能耐，能夠將大氣中的氧吸入太空。這個現象必將是是今後判斷其他恆星附近的行星是否宜居的重要條件。這項研究發表在2016年6月20日的地球物理學快報（GRL）雜誌上，Glyn Collinson是這篇文章的首席作者。

金星跟地球有很多的相似之處，例如大小和重力場。有證據表明，很久以前金星上曾經存在海洋。然而，金星表面的溫度高達460℃，隨著時間的推移，海洋早就蒸發殆盡了。如今，金星不是一個宜居星球。另一方面，金星有著濃厚的大氣層，大氣壓力大約是地球氣壓的100倍，而大氣成分中的水卻比地球少一萬倍到十萬倍。一定存在一種機制，讓大氣中的水蒸氣消失了。目前，理論認為水被分解成了氧氣和氫氣。在幾百萬年的時間裡，較輕的氫氣逃逸到了太空中，而氧氣則將岩石氧化。太陽風，這種速度高達每小時數百萬公里的導電氣體，同樣也能做到這一點，將從來自海洋的大氣中的水蒸氣和氧氣緩慢的吞噬掉。

「我們發現之前被人們認為像機器里的小零件一樣微不足道的電場風，竟然是個怪獸，能夠依靠自己的力量將金星的水吞噬殆盡。」Glyn Collinson說。

This graphic compares surface temperatures and gravity on Earth and Venus. The two planets are similar sizes and have similar gravity — but Venus is bone dry, and its average surface temperature in Fahrenheit is more than 10 times higher than Earth"s. Recent NASA research describes a key process that removes water from the Venusian atmosphere.

金星和地球分別在大氣和重力的對比圖

就像每一個行星都存在重力場一樣，人們確信存在大氣層的行星同樣也環繞著微弱的電場。行星的重力場嘗試將大氣束縛在行星周圍，而電場則有助於高層大氣逃離重力束縛，沖向太空中。對於金星來說，速度較快的氫離子能夠輕易逃逸，而強大的電場則足以加速組成水的重離子——氧離子——脫離行星重力的束縛。當水分子上升到高層大氣時，太陽光將水分子分解成氫和氧。電場加速將它們加速，掙脫束縛，沖向深空。

「如果你運氣很差勁，成為了金星高層大氣中的氧離子，那麼你可能就中了一個倒霉的」大獎」，你和你所有的離子朋友們將會被一隻看不見的手推向太空中，沒人能夠救得了你們」，Glyn Collinson說：

金星上的電場是由觀測團隊利用ASPERA-4儀器中的電子質鋪儀發現的，這個儀器搭載在「金星快車」上。當時，這台儀器正在觀測高層大氣中向外運動的電子。科學家們注意到這些電子逃逸的速度超出預期，從而意識到這種異常電子流就是由金星強有力的電場驅動的。通過測量這些速度上的變化，就可以得到電場的強度。研究團隊發現這些電場的強度超出任何人的想像，至少是地球電場的5倍。

「我們還不知道為什麼金星上的電場要比地球強這麼多，」Glyn Collinson說「我們認為這應該和金星與太陽的距離更近有關係，金星受到的太陽紫外輻射亮度是地球的兩倍。大氣電場的測量目前依然是一件有挑戰性的事情，即使在地球上，我們也僅僅了解它的上限而已。」

This graphic compares the atmospheric composition and electric field strength on Earth and Venus. New research suggests that the electric field around Venus may be a key factor in shaping what molecules exist in the Venusian atmosphere — including its lack of the molecules needed to make water.

這些信息也可以幫助我們更好的了解太陽系的其他星球。

「我們研究了土星的衛星titan、火星的電子流和離子流，並與金星的情況進行了對比。」英國倫敦大學的電子質譜儀團隊負責人Andrew Coates介紹說：「最新結果顯示，與其他行星相比，金星上加速電子和離子逃逸的電場比其他行星要強許多，這能更好的幫助我們理解整個過程的機理」

電場風可能對火星也產生同等重要的作用。NASA的MAVEN任務目前正在環繞火星運行，觀察是什麼因素導致了這個紅色星球的大氣和水在不斷減少。「我們正在發揮MAVEN搭載的科學儀器的全部威力，來尋找火星上的電場風。」 Collinson.說，「MAVEN現在是一個機器人偵探，它試圖揭開一個四百萬年的疑迷：火星的水和大氣究竟去哪了？電場風可是首要的懷疑對象。」

考慮電場風，也能夠幫助天文學家更加準確的預估其他恆星周圍的宜居帶的大小和位置。宜居帶所在位置的溫度使得液態水能夠在行星表面存在，從而有可能產生生命。有些恆星發出比太陽更強的紫外輻射，如果他們在圍繞它旋轉的行星上產生更強的電場風，那麼這個恆星附近的宜居帶會比想像中的距離更遠、範圍更小。「甚至微弱的電場風，都能在行星高層大氣水分的損失中發揮重要作用」 論文的共同作者、NASA戈達德宇宙飛行中心的科學家Alex Glocer說，「它就像一個傳輸帶，將離子運輸到電離層中的高度區域，太陽風中的其他過程可以將它們帶入太空。」

This is an artist"s concept of the electric wind at Venus. Rays represent the paths that oxygen and hydrogen ions take as they are pulled out of the upper atmosphere.

歐空局的「金星快車」號於2005年11月9日發射升空，目的是為了研究金星的複雜大氣結構。電子質譜儀是在英國倫敦大學的主導下，由位於美國德克薩斯州聖安東尼的西南研究院負責研製的。「金星快車」在2006年到2014年繞金星觀測，工作時間遠遠超過了它的設計壽命，最終在耗盡燃料後墜入金星大氣層燒毀。這項研究由NASA的MAVEN任務和NASA太陽系工作計劃共同資助。

中科院國家空間科學中心翻譯組

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