從運(yùn)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(nèi)的宜居帶內(nèi)、同屬于巖質(zhì)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(duì)火星的探索。
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自上世紀(jì)60年代起，人類開展的火星探測(cè)任務(wù)不下四十次，也收獲了不少振奮人心的成果。例如經(jīng)過多年的探索研究，在火星上發(fā)現(xiàn)了水存在的證據(jù)。而隨著人類對(duì)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(xué)家認(rèn)為，火星的地質(zhì)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(xiàn)在的“荒漠”，因此，可以通過研究火星的地質(zhì)與氣候變化過程，來窺視地球的“未來”，并進(jìn)一步研究地球自然演變方向探索地球環(huán)境保護(hù)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(shí)上，在相關(guān)課題中，火星大氣模擬是火星研究公認(rèn)的難點(diǎn)之一。而就在近日，這一難點(diǎn)被我國科學(xué)家突破了。
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據(jù)悉，中國科學(xué)院大氣物理研究所科研人員成功研發(fā)火星大氣環(huán)流模式GoMars，并基于該模式對(duì)火星沙塵循環(huán)開展了系統(tǒng)性模擬研究，全面模擬了火星沙塵循環(huán)，重點(diǎn)展示了沙塵循環(huán)的多時(shí)間尺度變率，并成功模擬了其中最具挑戰(zhàn)的年際變率。
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根據(jù)相關(guān)報(bào)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(jié)合對(duì)地表起沙通量的合理約束，完成了長(zhǎng)達(dá)50個(gè)火星年(約100個(gè)地球年)的沙塵循環(huán)模擬，系統(tǒng)探究了其多時(shí)間尺度變率特征。GoMars完整模擬了沙塵在大氣中的運(yùn)動(dòng)過程。研究發(fā)現(xiàn)，在非全球性沙塵暴年份中，沙塵的日變化與季節(jié)變化具有顯著的重復(fù)性。模擬所得的“氣候平均態(tài)”成功再現(xiàn)了沙塵在垂直-緯向方向上的季節(jié)性分布形態(tài)與強(qiáng)度，結(jié)果經(jīng)火星氣候分析數(shù)據(jù)集與“火星氣候探測(cè)儀”觀測(cè)資料的驗(yàn)證一致。在日循環(huán)尺度上，模擬的塵卷風(fēng)起沙通量峰值出現(xiàn)在當(dāng)?shù)貢r(shí)間12:00至13:00之間，也與“火星探路者”火星車的實(shí)測(cè)記錄相符。
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而這個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果也證明了GoMars的模擬性能，為后續(xù)實(shí)時(shí)火星天氣預(yù)報(bào)提供了重要的技術(shù)基礎(chǔ)。同時(shí)也為后續(xù)“天問三號(hào)”的火星探測(cè)工作提供了一定的技術(shù)背景，對(duì)于我國全新階段的火星探測(cè)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(gè)自主研發(fā)的火星大氣環(huán)流模式，填補(bǔ)中國在火星數(shù)值模擬領(lǐng)域長(zhǎng)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(wǎng)、中國科學(xué)院、科技日?qǐng)?bào)
