火星大气中热氧与热碳的逃逸

利用蒙特卡洛模型研究了当前火星大气在低太阳活动和高太阳活动条件下热 O 和 C 原子的逃逸。该模型包含热原子的初始能量分布、超热原子与环境较冷中性大气之间的弹性、非弹性和猝灭碰撞，并采用依赖能量的总截面和微分截面来确定碰撞概率和散射角。结果表明，在低和高太阳活动条件下热氧的总损失率为 $2.3-2.9\times 10^{25}\,{\rm s}^{-1}$，主要源于 O$_2^+$ 和 CO$_2^+$ 的离解复合。碳的总损失率在低和高太阳活动下分别为 $0.8$ 和 $3.2\times 10^{24}\,{\rm s}^{-1}$，其中 CO 的光离解是主要来源。根据太阳活动不同，所得碳损失率比由 Mars Express ASPERA-3 观测推断的 CO$_2^+$ 离子损失率高出至多约 $\sim 40$ 倍。最后，外逸层顶以上的碰撞效应使逃逸率相对于无碰撞外逸层减少了约 $20-30\,\%$。