火星气辉特性研究

研究气辉辐射是理解火星大气物理、化学过程的重要手段。我们综合利用探火卫星MAVEN(Mars Atmosphere and Volatile Evolution)提供的丰富数据以及经典的火星高层大气光-化学模型,从观测和模拟两个方面对波长在289nm附近的CO2+ UVD(ultraviolet doublet)火星大气日辉展开了全面的研究。CO2+ UVD 辐射的观测数据显示了太阳活动强度和太阳天顶角主导其峰值强度和峰值高度的变化,进一步的模拟则表明光致电离CO2和光电子碰撞电离CO2是产生该辐射的两个基本过程。同时,观测数据和模拟结果的偏差指示出广泛使用的火星大气入射太阳紫外光谱FISM-M(Flare Irradiance Spectral Model version 2)需要在较短的波段(< 20 ~ 30 nm)进一步优化。此外,我们还发现火星极端大气状况,如发生在低高度的沙尘暴事件,会对位于高层的CO2+ UVD辐射产生显著影响。

图1. CO2+ UVD峰值强度随太阳天顶角和电离辐射积分流量(0.5-69nm)的变化.

图2. CO2+ UVD辐射峰值高度随太阳天顶角和电离辐射积分流量(0.5-69nm)的变化.

图3. 四个时期下CO2+(B)产生率.

图4. 基于FISM-2模型的太阳辐射对CO2+ UVD辐射的模拟结果的影响。