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  • 火星沙尘塔降落可覆盖整个美国,怎么形成?先进探测器告诉你答案

    当火星上的一场巨大沙尘暴(如2018年的一场沙尘暴)达到最大威力时,它可能会变成震撼全球的巨大景象。 这通常发生在火星上,这些风暴通常始于一系列较小的失控风暴。 美国宇航局的科学家表示这些暴风雨会催生高达80千米的巨大火星尘埃塔。 这种现象可能有助于解释火星是如何失去水分的。

    火星沙尘塔降落可覆盖整个美国,怎么形成?先进探测器告诉你答案

    底部中心的云是火星的“尘埃塔”。(NASA/JPL-Caltech/MSSS)

    在2018年最后一次全球沙尘暴中,意味着机遇号探测器的终结,轨道飞行器密切关注着火星,对风暴的生命周期有了很好的了解。在火星表面,一个灰尘塔开始时是一块迅速上升的沙尘区域,面积和罗德岛差不多大。在2018年风暴期间升起的沙尘塔高达80公里(50英里),而且这时它已经达到内布拉斯加州的大小。 一旦这样的暴风雨结束上升并开始衰减,该塔可能会形成一层高56公里(35英里)的尘土厚毯子,其大小可以与美国大陆相同。

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    艺术家对沙尘暴接近火星着陆器的假想画面。(NASA)

    一项研究论文阐明了尘埃塔现象。 该论文发表在《地球物理研究杂志:行星》上。 标题为“在火星34年环绕尘埃事件中多尘深度对流”。 主要作者是汉普顿大学的尼古拉斯•哈文斯。火星的全球沙尘暴是独一无二的,地球上不存在这样的天气。 它们大约每三年发生一次。 该论文的共同作者,JPL的火星气候探测员科学家大卫•卡斯说:“全球沙尘暴真的很不寻常。” “在地球上,我们真的没有像这样的沙尘暴,这样的沙尘暴会对火星产生几个月的影响。”不仅在全球沙尘暴期间,尘埃塔还可能全年出现在火星上。

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    但是在2018年的风暴中,美国宇航局的火星侦察轨道器(MRO)看到了一些不同的东西。 “通常情况下,灰尘会在一天左右的时间内掉下来,” 哈文斯说。 “但是在全球风暴中,沙尘塔要连续数周。” 在某些情况下,可以看到很多沙尘塔持续时间长达三周半。

    在这些暴风雨期间形成的沙尘塔,甚至在没有全球性暴风雨时甚至会形成,它们被太阳加热并升入大气层。 科学家认为,形成火星细密云团的水分子会被所有尘埃困住,并被带入大气层。这类似于在地球上的强风暴期间雷雨云或积雨云形成的方式。 但是在火星的高海拔地区,太阳辐射会分解水分子。 这些尘埃塔至少可以部分解释火星如何在数亿年的时间内失去了水。

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    对全球沙尘暴的研究相对较新。 到目前为止,科学家们才研究了不到12个这些沙尘暴,而且还不确定导致它们产生的原因。 但是美国宇航局火星气候建模中心的科学家正在努力理解它们。他们的网站说:“我们正在进行的研究涉及扬尘过程,机载尘埃与大气总循环之间的辐射动力反馈,以及表面尘埃储集层与火星尘埃循环之间的相互作用。”他们的努力将使我们了解MRO和它的气候探测器,美国宇航局的MAVEN轨道飞行器,以及更老的NASA奥德赛轨道飞行器。

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    哈勃太空望远镜在2016年和2018年拍摄的火星比较图。在2016年可以清楚地看到其表面特征,但在2018年,大部分表面被朦胧的尘埃所遮盖。(NASA / ESA / STScI)。

    MRO配备了一套仪器,包括火星气候探测仪(MCS),这是一种可以在红外光谱和可见光谱中都能看到的热敏仪器。 MCS可以测量火星大气中的温度,湿度和灰尘含量。 它的数据显示了火星大气层如何随时间循环。随着时间的增加,MRO及其气候探测器将收集更多有关火星气候的数据,尤其是有关全球沙尘暴及其沙尘塔的更多数据。 NASA的MAVEN(火星大气与挥发性演化)轨道器也在研究火星大气层,特别的关注火星是如何随着时间失去水分和大气层的。NASA的奥德赛轨道飞行器已经在火星上飞行了18年。 它的THEMIS (热发射成像系统)仪器还可以跟踪火星的表面温度,大气温度以及空气中的灰尘量。

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    所有这些仪器都在注视着火星,科学家们正在建立对火星大气和气候更彻底的了解。 希望他们有一天能回答火星发生了什么才会变成现在这样的寒冷干燥。

    参考资料

    1.WJ百科全书

    2.天文学名词

    3. sciencealert-Universe Today-量子今天不纠缠

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