通过分析高磁场差异和低磁场差异的结果 ， 研究发现火星磁场的南北差异可能会在大于200 km的更高高度增加电子密度的南北差异 ， 但对200 km以下电离层电子密度的南北差异和中性大气密度基本没有影响 。由此可以得出初步结论 ， 春秋两季电离层和热层的电子密度和中性大气密度的南北不对称性并不是由火星岩石剩余磁场的南北差异造成的 ， 而是与火星低层大气波动过程的南北差异有关 。火星北部和南部地形之间存在巨大差异 ， 导致低层大气各种波动过程（例如重力波、潮汐和行星波）的南北差异以及低层大气中的沙尘暴活动 ， 通过低层大气与高层大气的耦合过程 ， 将低层大气的半球差异上传到高层大气 ， 引起高层大气的南北不对性 。对于这样的低层大气与高层大气的耦合过程及其导致的气候学上的半球差异 ， 研究人员后续将结合观测和模拟进一步揭示其主要物理过程 。
该研究通过对火星高层大气纬度结构的气候学统计研究 ， 发现了显著的南北半球不对称性 ， 在较低太阳活动期间 ， 北半球的电离层电子密度及热层中性气体密度更大 ， 随着太阳活动增加 ， 南半球的电子密度和中性其他密度均逐渐超过北半球 。通过分析发现 ， 这种不对称性很可能来源于低层大气的半球不对称性 ， 通过低层大气与高层大气的耦合影响到高层大气 。研究揭示了火星低层大气与高层大气在气候学尺度的耦合过程和影响 ， 对深入理解整个火星大气的长期演化提供了重要参考 。
相关研究成果发表于JGR:Planets 。研究工作得到中科院战略性先导科技专项、科学技术部重点研发计划项目、国家自然科学基金项目和中科院青年创新促进会等的资助 。

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图1 MAVEN大气密度数据显示的火星大气180 km高度处CO和CO2的季节变化

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图2 热层CO与CO2密度在不同高度的纬度结构

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图3 热层CO密度在南北半球不同纬度区域随太阳辐射的变化

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图4 南北半球高磁场差异区与低磁场差异区的电离层电子密度纬度变化比较

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