火星沙尘暴的事实与虚构

火星 · 2016-11-23 02:43:57

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<h1></h1>　　[导读] 在科幻小说《火星人》中，火星沙尘暴给宇航员带来了大麻烦，但是真实的火星沙尘暴是不是那么恐怖呢?

中国科技网9月23日报道多年来，科学小说作家埃德加赖斯巴勒斯和C.S.刘易斯等人都在想象人类踏上火星时的样子。当人类靠近并迈出在这颗红色星球上的第一步时，作家的想象描写就会变得更加现实。　　安迪威尔的小说《火星人》一开场就是虚构的宇航员马克·怀特尼陷于火星巨大沙尘暴困境的场面。在那个场景中，强风扯断的天线刺穿了太空衣，而且还破坏了宇航员的营地。　　火星由于其强烈的沙尘暴而名声大震，有时候地球上的望远镜都可以观测到火星上扬起的大量沙尘。　　“每年都会有一些比较大的沙尘暴突然出现在火星上，而且它们能够覆盖一个洲大小的面积，同时一次沙尘暴会持续数周的时间，” 马里兰州格林拜特的美国航空航天局戈达德太空飞行中心的行星科学家迈克尔史密斯说。　　火星上每年都会发生一次大型风暴，比这种年度沙尘暴规模更大的风暴比较罕见，但是一旦发生，其威力是非常巨大且激烈的。　　“每3个火星年(约5.5个地球年)，平均而言，正常的风暴会演变成环绕整个星球的沙尘暴，我们通常称它们为‘全球沙尘暴’来区别不同规模的沙尘暴，”史密斯说。　　这些沙尘暴也不可能让宇航员在火星上陷于困境。即使是最大的沙尘暴也不可能撕裂或扯断大型机械设备上的部件。火星上最强风暴的最大风速大约每小时60英里，甚至不到地球上飓风一半的速度。　　只关注风速可能会有点误导作用。火星上大气密度约为地球大气密度的1%。这意味着在火星上放风筝的话，要使风筝飞上天，那么火星上的风要比地球上速度快才能办到。　　“地球和火星之间的关键区别是，火星的大气压力很小，” 等离子体物理学家法瑞尔·威廉说，他在戈达德太空飞行中心研究火星沙尘暴的大气击穿问题。“即使以同样的风速吹相同的物体，强度是不同的。”

然而，火星沙尘暴并不是完全无害的。火星上的沙尘粒子尺寸非常小而且带有微静电，因此它们会吸附于接触到的物体的表面，就像包装泡沫粒一样。　　“如果你看到好奇号运行之后的图片，就会发现它很脏，”史密斯说。“沙尘覆盖了所有的部分，火星车上满是沙尘;沙尘也进入到了移动的机械器件中，如齿轮，”　　有被沙尘覆盖的可能，因此，工程师设计探索火星设备是一个非常大的挑战。　　对太阳能电池板来说，沙尘是一个特别大的问题。即使沙尘影响的范围只有几英尺——这比传统的沙尘暴要小的多——也能够移动足够多的沙尘来覆盖设备，从而减少照射面板的阳光。阳光照射量降低意味着能量不足。　　在小说《火星人》中，怀特尼每天都要扫除电池板上的沙尘从而保证太阳能电池板的最大效率，这可能是未来的宇航员在火星上所面临的真正挑战。　　全球沙尘暴也会带来一个次要问题，把足够的灰尘抛到大气中，会减少到达火星表面的阳光。　　在这本小说中，当面对一个较大沙尘暴时，怀特尼遇到的第一个问题是，变暗的大气降低了太阳能电池板的效率。这是一个大型沙尘暴引发状况的相当准确的描述，史密斯说。　　当全球沙尘暴来袭时，地表设备往往要等到尘埃落定，无论是为了保护电池还是保护更精细的硬件。　　“我们最担心的是火星车的电力;这是一个大问题，”史密斯说。“勇气号和机遇号火星车都是在2004年着陆，因此它们只经历了一个全球沙尘暴的洗礼(2007年)，在几周的时间里，它们基本上关闭了操作系统进入了休眠模式。”　　大型的全球沙尘暴将足够多的沙尘扬起到大气中，完全覆盖了整个星球，并遮挡了阳光，但这样做最终使风暴停了下来。太阳辐射的热量到达火星表面是推动沙尘暴产生的主要原因。　　太阳光照射地面，使得地表温度升高，而上层空气变冷。就像地球上的雷暴天气，冷暖空气相遇变得不稳定，暖气团上升，带动沙尘随之上升。

暖气团上升造成了风暴形成，从小的沙尘暴(类似于形成于地球沙漠中的风暴一样)，到洲面积大小的风暴。这些较大的风暴有时候会与全球沙尘暴合并，覆盖整个行星的大气层。　　大风暴通常只发生在夏天，在火星南半球上。火星上的季节是由这个星球的倾斜引起的，就像地球一样。但火星的轨道不像地球的那么圆;因为火星年的一部分时间里，这个星球离太阳很近，因此非常热。这个温暖的时间是南半球的夏天，所以这时候热辐射是最强的。一旦南半球的夏天到来，较大的沙尘暴可以持续几个星期到几个月。　　科学家们还不知道，为什么沙尘暴的发生间隔有几年的时间那么长。　　“这可能是因为它需要时间来补充沙尘源，”史密斯说。“也许这是某种循环，沙尘必须穿越并回到正确的地点，才能触发下一场沙尘暴的发生，或许它只是一种巧合。”　　科学家们通过地球上的望远镜和绕火星运行的航天器，来观测和追踪火星上的全球沙尘暴，已经有一个多世纪的时间了。从1909年开始，已经几次观测到了沙尘暴，最近的一次是2007年。现在，已经过去8年了，史密斯希望他能够有机会研究即将发生的大型沙尘暴。

“我们期待这场延迟了的全球沙尘暴，它应该是今年积攒了能量的一场巨型沙尘暴，一定会非常惊心动魄，”史密斯说。“我喜欢这样的沙尘暴。”

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