新浪科技综合|科学大家|火星上的湖泊去哪儿了？( 二 )_

图2：MAVEN逃逸离子观测结果
Credit：NASA
驱动离子逃逸的主要能量来源是太阳辐射和太阳风。当太阳风条件增强时，火星磁层的离子逃逸速率也会成倍上升：譬如中国科学院地质与地球物理研究所魏勇研究员2011年的研究结果显示，当太阳风动压增强2至4倍时，火星全球离子逃逸速率升高一个量级。此外，当太阳活动水平较强时，经常伴随高强度的太阳耀斑、日冕物质抛射使火星处的太阳辐射、太阳风动压大幅增强。但是，不论是Mars Express还是MAVEN都是单颗卫星环绕火星开展就位测量、其卫星的轨道周期长达4~6个小时，时长远远高于火星磁层中的离子逃逸现象对太阳爆发事件的响应时间。

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图3：MAVEN、EscaPADE卫星探测轨道示意图
Credit：NASA
另外，单颗卫星在环绕火星的过程中也无法同时检测太阳风和火星磁层的变化——当探测器位于太阳风中时，便失去了磁层离子的信息；而当飞船进入磁层，则无法监控太阳风的变化，也就无法呈现火星磁层对太阳风参数变化的实时响应，所以，为了弥补单颗卫星的探测局限， NASA计划于2024年开展“逃逸与等离子体加速及动理学探索者”（The Escape and Plasma Acceleration and Dynamics Explorers）双卫星火星探测任务，简称“逃逸探索者”（EscaPADE）。
这将是NASA继1969年之后的第二次火星“双卫星”探测任务，也将是世界首个对火星空间环境开展长期环火探测的双卫星任务。 “逃逸探索者”的主要科学目标包括：进一步理解火星磁层的主要控制因素及这些驱动源对磁层离子流的影响；进一步理解太阳风向火星磁层的能量、动量传输过程；进一步理解火星大气层逃逸/沉降粒子的能量、物质交换过程。
如果说的更直观一点， “EscaPADE”计划通过两颗卫星在火星磁层内、外的同步探测，建立太阳风、太阳辐射的能量注入与火星离子逃逸速率之间的量化关系，尝试性地探索太阳平静期和太阳风暴期间火星大气中的水、二氧化碳逃逸损失的具体数额和物理机制，最终，将当前的观测结果用于反演过去40余亿年间“青少年”太阳对火星离子乃至全球水冰、大气逃逸的演化过程。
“EscaPADE任务”单个探测器重量小于90公斤，轨道近火点200公里、远火点根据任务不同阶段依次为7000公里和5660~8685公里，卫星轨道周期约4~6个小时。

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图4：“EscaPADE”双卫星探测计划
Credit：Lilis et al 。2020