短讯！NASA探索火星上的冬季仙境：另一个世界的节日景象

2022-12-25 07:31:29 来源：cnBeta

方形的雪、冰冷的地貌和霜冻都是红色星球最寒冷季节的一部分。当冬天来到火星时，火星表面变成了真正的另一个世界的节日场景。雪、冰和霜伴随着这个季节的零下温度。其中最冷的一些发生在两极，那里的温度低至零下190华氏度（零下123摄氏度）。

(相关资料图)

尽管它很冷，但不要指望会有堪比落基山脉厚厚的雪，火星上没有一个地区的积雪超过几英尺，其中大部分是落在极其平坦的地区。而红色星球的椭圆轨道意味着需要更多的时间来过冬：一个火星年大约是两个地球年。

火星上也会降雪，并形成冰和霜。美国宇航局在红色星球上的航天器和围绕红色星球运行的航天器揭示了与我们在地球上体验冬天的相似之处和不同之处。

尽管如此，由于美国宇航局的机器人火星探测器，这个星球提供了独特的冬季现象，科学家们已经能够研究这些现象。以下是他们所发现的一些情况。

两种类型的雪

火星的雪有两种类型：水冰和二氧化碳，或干冰。由于火星的空气非常稀薄，温度非常低，水冰雪在接触到地面之前就升华了，或者说变成了气体。干冰雪实际上到达了地面。

南加州美国宇航局喷气推进实验室的火星科学家Sylvain Piqueux说："落下的雪足够多，你可以用雪鞋穿过它"，他的研究包括各种冬季现象。"不过，如果你在寻找滑雪场地，你必须进入火山口或悬崖边，那里的雪可以在倾斜的表面上堆积。"

HiRISE捕捉到了这些"大沙丘"，也被称为barchans。二氧化碳霜和冰在冬季已经在沙丘上形成；当这在春季开始升华时，颜色较深的沙丘沙子就显现出来。资料来源：美国宇航局/JPL-加州理工学院/亚利桑那大学

我们如何知道它下雪

雪只出现在火星最冷的地方：在两极，在云层下，以及在夜间。轨道航天器上的相机无法看穿这些云层，而地面任务也无法在极度寒冷的环境中生存。因此，从来没有人拍摄到过落雪的图像。但是科学家们知道它的发生，这要归功于一些特殊的科学仪器。

美国宇航局的火星勘测轨道飞行器可以通过其火星气候探测仪来窥视云层，该仪器可以探测到人眼无法感知的波长的光。这种能力使科学家能够探测到落到地面的干冰雪。而在2008年，美国宇航局将凤凰号着陆器送入火星北极1000英里（约1600公里）的范围内，在那里，它使用激光仪器探测落到表面的水冰雪。

美国宇航局的科学家可以在风暴中逐层测量雪粒子的大小和形状分布。全球降水测量任务是一个国际卫星项目，每三小时对全世界的雨雪进行新一代的观测。

立体雪花

由于水分子在冻结时如何结合在一起，地球上的雪花有六个面。同样的原则也适用于所有的晶体。原子排列的方式决定了一个晶体的形状。就二氧化碳而言，干冰中的分子在冻结时总是以四种形式结合。

"Piqueux说："由于二氧化碳冰具有四的对称性，我们知道干冰雪花将是立方体形状的。感谢火星气候探测器，我们可以知道这些雪花将小于人类头发的宽度。"

HiRISE相机捕捉到了这张冬季中一个火山口边缘的图像。火山口朝南的斜坡接受阳光较少，已经形成了成片的、明亮的霜，在这张增强颜色的图像中可以看到蓝色。资料来源：NASA/JPL-Caltech/亚利桑那大学

水和二氧化碳都可以在火星上形成冰霜，这两种类型的冰霜在火星上出现的范围远远大于雪。维京号登陆器在20世纪70年代研究火星时看到了水霜，而美国宇航局的奥德赛轨道飞行器则观察到霜的形成和在早晨的太阳下升华消失。

HiRISE拍摄到了这个春天的场景，当时冻结在土壤中的水冰将地面分成了多边形。半透明的二氧化碳冰允许阳光照射进来，加热通过通风口逸出的气体，将深色物质的扇子释放到表面（在这张增强的彩色图片中显示为蓝色）。资料来源：NASA/JPL-Caltech/亚利桑那大学

也许最神奇的发现是在冬季结束时，当所有堆积的冰开始"解冻"并升华到大气中时。当它这样做时，这些冰呈现出奇异而美丽的形状，使科学家们想起了蜘蛛、达尔马提亚斑点、煎蛋和瑞士奶酪。

这种"解冻"也导致间歇泉的喷发。半透明的冰允许阳光加热它下面的气体，而这些气体最终会迸发出来，把尘埃扇到表面。科学家们实际上已经开始研究这些扇子，作为了解火星风向的一种方式。

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