@ 2017.10.16 , 09:30
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为什么火星上会下雪

为什么火星上会下雪
credit:123RF

虽然人类目前已经雄心勃勃地准备殖民火星,但令人惊讶的是,对于实际生活在这个星球上是什么样子,我们还需要学习很多。就以天气为例吧。我们知道火星上气候变化很大,有时候狂风猎猎,有时候乌云满天(虽然对于降雨而言太干太冷了)。但会下雪吗?火星上的居住者是否能看到银装素裹的场景呢?一项新研究称这是可以的。

火星足够寒冷,可以下雪。火星上有冰,随时间推移总量变化较大。当火星轴线倾斜,与轨道呈一个较小的角度时,除了极冠,其他地方都没有冰。这也是近期的情形,轴线倾斜了25度(类似于地球的23度)。然而,可能是由于火星没有一个较大的卫星来稳定自旋,有时候自转轴可能会翻倒至60度,使得极地冰帽向外扩展,甚至可能扩张到赤道附近。

火星最近一次冰河时期结束于40万年前。从此之后,极冠就变得较小,赤道附近尚存的冰都埋藏于土壤之下。

这个星球大气的气压较低,并且十分干燥。虽然在几千米的高度上仍然可能存在云层,但直到目前为止,一般都认为任何真正的雪花都无法到达地面。人们认为,当大气中少量的水蒸气凝结在被风暴带上高空的尘粒上时(直接从水蒸气变为冰),就形成了这些类似于地球上的卷云的云层。

为什么火星上会下雪
credit: 煎蛋画师ZZCW

冬季仙境?

但是从云层中落下的冰粒只有几毫米大小,下落速度仅为每秒钟一厘米。在它们到达地面之前,早就被蒸发了(严格来讲,这一过程应当被称为“升华”,因为冰直接变为了水蒸气,没有融化)。散布在火星上的晚间和季节性冰霜早已被解释为是迅速落下的水-冰粒子,这些粒子由于被覆盖了大气中的结冰二氧化碳而暂时变得更大更重,因而落下得较快。

一项发表在自然地球科学上的新研究发现了小粒水-冰无需奇特的结冰二氧化碳覆层就降落到地面的一种方式。如果属实,这就意味着火星上也有了像地球上的那种真正的雪。该团队利用两个轨道飞船(火星勘测轨道飞行器和火星全球探勘者号)上的测量数据研究了火星大气层中温度随高度的变化情况。他们发现在夜间,冰云之下的大气由于不那么稠密,因而变得不稳定。

这就导致了空气形成一个陡下坡,以10米/秒的速度携带冰晶到达地面,使之来不及“蒸发”。不过,雪层可能很薄,并不会持续很长时间,将很快升华到大气中重新变成新的云层和降雪。

这一现象类似于地球上的“微下击暴流”,也就是雷暴下97km/h的下降气流将树木夷为平地。在某些地方这一过程能爆炸式携带雪花到达地面,将雪花打入足以融化雪花的温暖近地空气层,引发强烈的降雪。

虽然目前实际着陆火星的过程中并没有看到雪花,但的确看到过雪花从天空中落下。NASA的凤凰号火星登陆器在2008年着陆于北纬68度,虽然最著名的是在刮掉土壤的时候发现了表层下的冰,但它也研究了天空。它利用激光雷达LIDAR(类似于雷达但靠激光束的反射)探测大气,至少在两个夜晚观察到了云层下披挂的降雪帷幕。

如果确实发生了足够强力的下沉气流,那么也许有一天清晨凤凰号醒来时就会看到一片冬季仙境,而不是一般的千里赤地。至少有那么几个小时是的。

论文原文: doi:10.1038/ngeo3008

本文译自 conversation,由译者 CliffBao 基于创作共用协议(BY-NC)发布。David Rothery(英国开放大学)


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TOTAL COMMENTS: 2+1

  1. 3587930

    那张配图,冰盖面积太大啦

  2. 完美77
    @1 month ago
    3588333

    配图敲可爱
    那又咋了,火星的眼睛还不是没那么大

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