火星的夜晚会下雪
晚来天欲雪,能饮一杯无?火星南极冰盖。
破解火星气候之谜,是科学家多年以来的一个梦想。火星的气压只有地球海平面的1%。火星上会周期性地出现云。火星上也会周期性地下雪。但火星上下的雪主要是固态二氧化碳,也就是干冰。
不过最近科学家发现,火星上也会下由水凝结而成的水冰粒子。每当火星全球气温下跌时,这些类似雪的东西就会在夜晚时分落到火星表面。雪暴的存在,连同这些雪落到火星表面的速度,迫使科学家们反思对火星气候模式的原有认识。
最近一些来自法国和美国的科学家在《自然:地球科学》杂志上撰文,针对这一发现进行了阐述。相关科研团队运用计算机多次模拟了火星多云地区的气候模式,结果表明局部地区的大气对流会引发雪暴。
火星北极冰盖。由火星全球勘探者拍摄。
科学家对火星上的干冰雪有一定认识,它们多集中在火星的南极周围。但获得直接证据仍是近年才有的事。2008年凤凰号着陆器着陆前不久,曾在距火星地表4公里左右的高空拍到过云层降雪的照片。
2012年,火星勘查轨道器获得了火星上存在干冰雪的新证。近年,科学家还获得了火星上存在低空降雪的证据。低空降雪是火星地貌形成改变过程中的重要因素。布朗大学的科学家就曾断言,火星表面一处与沟谷相连的年轻冲积扇,是融雪侵蚀而成的。
2014年,欧空局火星快车探测器向我们展示了贺拉斯盆地——一个巨大的环形山是如何受融雪天气影响的。2015年,好奇号确认盖尔陨坑内曾经灌满了水。这些水多半是冰雪融化的产物,它们来自陨坑北侧边缘的山脊。
所有这些发现都让科学家倍感困惑。因为火星大气密度太低,按照一般认识,不足以发生如此级别的冷凝。
计算机模拟的盖尔陨坑积水湖。
而一个基于各探测器数据建立的气候模型,终于让科学家能够对火星气候进行全新模拟。结果显示,火星夜间大气温度会急剧下降。气温足够低后,水冰粒子会形成云。不稳定的云会导致下雪。这些冰粒子会快速坠落到火星表面。科学家将这种情形与地球进行了比较。在地球上,密度较大的冷气团也会导致急速的降雨或降雪,专业术语称之为“微暴流”。
论文表示,这种所谓的对流雪暴仅会在火星的夜晚发生。不稳定的大气导致水冰粒子发生辐射冷却,进而在云层内部和下方触发强对流。雪便会随着下沉气流而快速落向地面。
长期以来人们以为低云产生的降雪,其飘落到地面的速度非常缓慢。这一看法并不准确。原本人们的理由是火星大气非常稀薄,因此强风也较少。但模拟结果表明,微暴流产生的水冰粒子在几分钟内便会落到地面,而不是之前人们以为的几小时。
2008年着陆在火星的凤凰号着陆器。
研究结果同时显示,雪暴对水汽在火星全球的输送,以及冰层季节性分布的变化有巨大影响。
文中提到,火星水冰云的夜间对流与降雪,既能够将水带往混合层上方,也能把水带到混合层下方,进而在过去及现在,对火星的水循环产生影响,尤其是在火星轨道倾角较大、水循环十分旺盛的年代。
主持该项目的科学家Aymeric Spiga表示,这些雪和地球上的雪很不一样。我们无法用它来堆雪人。在火星上,我们看不到地球上那种厚厚的毯子似的积雪。火星上的雪更像霜。不过尽管如此,这一发现仍然表明地球和火星在气象方面存在许多相似之处。
未来登上火星的人类宇航员在预测火星天气方面有了更好的依据。虽然没有机会带上滑雪板,但他们有理由期待,一早醒来之后,能够在天地之间看到薄薄的新雪。
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