從運行軌道來看,火星是地球的“鄰居”,也是人類可以探索的距離較近的行星之一,它與地球同處太陽系內的宜居帶內、同屬于巖質行星,因此懷揣著火星可能擁有孕育生命的能力,人類開始了對火星的探索。
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自上世紀60年代起,人類開展的火星探測任務不下四十次,也收獲了不少振奮人心的成果。例如經過多年的探索研究,在火星上發現了水存在的證據。而隨著人類對于火星探索的不斷深入,一些假說也隨之誕生。
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有科學家認為,火星的地質和氣候在大約40億年以前與地球相似,而一些未知的原因使得火星變成現在的“荒漠”,因此,可以通過研究火星的地質與氣候變化過程,來窺視地球的“未來”,并進一步研究地球自然演變方向探索地球環境保護的方法。
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然而想要研究火星的氣候卻并非一件易事。事實上,在相關課題中,火星大氣模擬是火星研究公認的難點之一。而就在近日,這一難點被我國科學家突破了。
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據悉,中國科學院大氣物理研究所科研人員成功研發火星大氣環流模式GoMars,并基于該模式對火星沙塵循環開展了系統性模擬研究,全面模擬了火星沙塵循環,重點展示了沙塵循環的多時間尺度變率,并成功模擬了其中最具挑戰的年際變率。
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根據相關報道介紹,該研究究基于GoMars,通過在邊界層中引入沙塵湍流混合過程,并結合對地表起沙通量的合理約束,完成了長達50個火星年(約100個地球年)的沙塵循環模擬,系統探究了其多時間尺度變率特征。GoMars完整模擬了沙塵在大氣中的運動過程。研究發現,在非全球性沙塵暴年份中,沙塵的日變化與季節變化具有顯著的重復性。模擬所得的“氣候平均態”成功再現了沙塵在垂直-緯向方向上的季節性分布形態與強度,結果經火星氣候分析數據集與“火星氣候探測儀”觀測資料的驗證一致。在日循環尺度上,模擬的塵卷風起沙通量峰值出現在當地時間12:00至13:00之間,也與“火星探路者”火星車的實測記錄相符。
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而這個實驗結果也證明了GoMars的模擬性能,為后續實時火星天氣預報提供了重要的技術基礎。同時也為后續“天問三號”的火星探測工作提供了一定的技術背景,對于我國全新階段的火星探測工作,有種重要的意義。
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值得一提的是,這也是目前我國首個自主研發的火星大氣環流模式,填補中國在火星數值模擬領域長期存在的自主模式空白。
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本文參考資料來源:中國新聞網、中國科學院、科技日報