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

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牛顿

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。

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。

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。

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。

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。

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。