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火星上降雪令科学家困惑不解

时间:2022-01-31 理论教育 版权反馈
【摘要】:火星上的降雪很像尘雪,要知道,火星上的雪云是靠二氧化碳形成的。因此,火星上降雪的化学成分当然明显不同于地球上的降雪。美国“凤凰”号着陆器首次发现并传回火星上的降雪照片,火星上的雪是从雪云中降到火星大气中的。NASA称,从火星传回的信息资料是火星上的矿物和水之间相互作用过程的充分证据。美国亚利桑那大学“火星使命计划”首席研究员皮·斯密特领导的科学家小组介绍了在火星上寻找水的结果。
火星上降雪令科学家困惑不解_神秘的火星文明

地球上奇缺的雪却覆盖了火星南极。日本科学家记录下火星上如此出乎意料的现象。

火星上的降雪很像尘雪,要知道,火星上的雪云是靠二氧化碳形成的。因此,火星上降雪的化学成分当然明显不同于地球上的降雪。

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图21(组图1):火星上的降雪看上去跟地球上的降雪没什么两样,可实际上却截然不同。

当温度下降低于二氧化碳凝结水平时,二氧化碳就会凝结成冰。着陆器的测量证明,当气压急剧变化时,气压的绝对峰值是在冬至时来临。

当研究人员测定了云的厚度后便能计算出降到火星上的“干冰”的数量。根据火星云的不透明性,从理论上可以做到这一点。

科学家得出结论,当你知道空气中有多少冰微粒时,你就能计算出需要多长时间云彩会直接降到地面。

地球人看见过外星降雪吗?时间会向你展示。但是,用科学家的话说,有时,甚至连探测器也耐受不住火星上的低温。

火星上下雪了!

美国“凤凰”号着陆器首次发现并传回火星上的降雪照片,火星上的雪是从雪云中降到火星大气中的。过去,科学家没有关于火星上降雪的任何证据。NASA称,从火星传回的信息资料是火星上的矿物和水之间相互作用过程的充分证据。”

此外,现在,专家们对火星大气和地表之间的相互作用不再怀疑,因为雪是自然界中水循环的直接证据。借助安装在“凤凰”号探测器上的激光测距仪得以测定,雪云漂浮在约4千米高的火星上空。但是,像我们地球上一样,雪不等降到地上中途就蒸发了。

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(组图2):科学家首次掌握火星上降雪的证据。

主管“凤凰”号探测器大气研究的加拿大气象学家基·怀图埃说:“过去,从未见过火星上的类似现象。我们将试图找到雪仍然能降到火星地面的区域。“凤凰”号探测器仍在继续收集数据,我们仍面临同火星大气有关的大量研究。”

NASA称,在火星上还发现碳酸钙(普通白垩)的痕迹,专家们推断,碳酸钙是由于泥土和火星上的雪反应后生成的。火星上的碳酸钙痕迹是借助“凤凰”号探测器上的温度实验装置发现的。

美国亚利桑那大学物理学家相信,发现的碳酸并非别的,正是火星地表同水的相互作用留下的痕迹。该成分只有当火星土壤被加热后达到融化成水的温度时才能被发现。

火星每夜降下“看不见”的雪

2007年8月4日发射的“凤凰”号探测器从火星上传回的气象资料使科学家们发现,每天夜晚,火星地表都降下冰晶,次日清晨就蒸发掉了。“凤凰”号的使命是寻找火星上的水。它被发射到火星极地附近地区,在那里跟寻找火星地下冰的“火星奥德修斯”号探测器会合。

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(组图3):NASA“凤凰”号探测器在火星上着陆时的情景。

加拿大专门研究火星降雪的专家詹·威图埃从“凤凰”号传回的图片和资料中发现,在火星的土壤和大气之间发生相当强烈的水交换过程科学家借助安装在“凤凰”号探测器上的激光雷达向火星大气发射激光脉冲和探测反射光,进而发现火星上层大气中冰晶的形成,这些冰晶在一夜之间便降到地上,后来没变成液态,到了白天变成水蒸气蒸发掉。这些水蒸气上升到约4000千米的高空,在那里形成循环的火星云,再重新降下。

美国亚利桑那大学“火星使命计划”首席研究员皮·斯密特领导的科学家小组介绍了在火星上寻找水的结果。实际上,固态水蕴藏在该地区厚度5—18厘米的地下,过去这些冰的融化对火星地貌产生一定影响。在借助安装有专门仪器的两米长机械手对采集的冻土样本的分析过程中科学家们确认,火星极地土壤中存在碱性介质,这是由于在火星夜间大量吸附水蒸气的缘故。

火星的土壤主要是由结构中含有水分子的盐和矿物组成,因为它们实际上很可能是在液态水的作用下而形成的,这像地球上的情况一样,这些水是形成生命系统必不可少的。

科学家在火星的土壤中发现了碳酸盐矿物。而地球上的这些矿物是在有水和大气中的二氧化碳参与的土壤风化过程中形成的。类似过程在火星上也能发生。

科学家们发现现代火星的气候规律,而且,关于昔日火星温暖而潮湿的证据跟地球有本质上的接近。在火星完全处于更为湿润的那些时代,火星上必然会诞生生命,这些生命能以微生物的形式一直存在至今。演化是自然界中一种强大的动力。如果火星上某个时候曾经出现过生命,那么它们迄今一定会存在于某些生态龛中。

“凤凰”号探测器记录下火星降雪

美国纽约大学凤凰气象站主管专家基·怀特维说:“现在正值火星冬季,所以火星地表温度一天比一天低,日照时间也越来越短。我们借助‘凤凰’号探测器能看到火星上的云层表面,然后就降雪了。对科学家来说重要的是,应当确知降下的雪能否到达火星地面。

“凤凰”计划领导者巴·格尔斯登称,“凤凰”号探测器未必能度过面临的火星冬季。推断有可能度过。当冬季结束后,阳光也出来了,全部电能也耗尽了,“凤凰”号探测器的电池能自行充电,然后再重新恢复工作。我想,我们工程师团队中的任何人都不相信这一点。

由于火星上温度很低,“凤凰”号探测器可能遇到严重困难。最初,太阳能电池和火星车电器出现故障而停机。

“凤凰”号探测器是2008年5月25日在火星上着陆的。现在,它在继续研究火星北极地区,旨在探明那里某个时候是否存在适合微生物生存的良好条件。

火星上的降雪酷似雾更像暴雪

科学家认为,火星上的雪花没有红血球大。那里的降雪酷似雾,更像暴雪。我们从这张火星上的降雪照片上一目了然。

几年前,美国“凤凰”号探测器从火星传回的信息显示,在火星夏秋之交,北极的周边地区会下雪。这个时候的空气变得相对温暖,火星上的水往往会形成冰晶,可是,冬季已到,那里的温度会降至零下125℃,火星大气中的二氧化碳会冻结,进而形成干冰云,这种干冰云从火星北极地区向南运动一直推移到距赤道的一半距离。

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(组图4):火星上的降雪酷似雾更像暴雪。

到目前为止,没有一个火星探测器在两极附近没经历过冬天。因此,美国马萨诸塞工学院研究人员的研究受到15年来轨道器所收集的资料限制。

“火星轨道勘察者”号探测器使科学家们有机会作出预测,火星上雪云的形成取决于气温和气压。“火星环球”探测器传回的资讯显示,在冬季里的火星两极,有多少二氧化碳能形成雪和冰。问题在于,探测器曾记录下,在冬季火星上的降雪对火星引力场不会有多大改变。此外,该探测器显示了雪云反射阳光的数量,进而使研究人员得以计算出雪云的密度。

科学家们综合所获得的资料进而精确测定了火星雪云中雪花的大小和数量。科学家们认为,在火星南极附近,二氧化碳颗粒的直径为4微米—13微米,这约相当于平均直径6微米—8微米的人的红血球大小。在火星北极附近,大气的密度相当大,那里的雪花个头也大,直径约8—22微米。然而,在我们地球上,通常雪花更大,有时,雪花最大直径可达10毫米。

关于火星雪花大小的信息有助于我们了解火星大气的一般特性。此外,火星雪花的大小和成分能影响到:哪一种波长的冰晶能吸收和反射太阳光。这有助于理解和搞清,火星气候是如何受到太阳控制的。

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图22:神奇的火星,奇特的气候,怪异的沙丘令人费解。

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