歐空局“火星快車”號火星快車上的高分辨率立體相機在火星北極冰蓋附近拍攝到了這張令人印象深刻的上升流的塵埃雲——在畫面的右半部分可以看到。這是近幾個月在這顆紅色行星上觀測到的幾次小規模沙塵暴之一。目前這顆行星正在經歷一個特別強烈的沙塵暴季節。後面一場大得多的風暴在向西南方向出現，在數週內發展成一場全球性的、環繞地球的沙塵暴。這一重大事件的強度意味著從太陽到達火星表面的光線非常微弱，這是一種極端的情況，美國宇航局15年的“機遇號”探測器一直無法給它的電池充電，它一直處於休眠狀態。
圖片：ESA/DLR/FU Berlin, CC BY-SA 3.0 IGO
火星上的沙塵暴經常發生在南半球的夏季，因為火星在其橢圓軌道上靠近太陽。增強的太陽光照會導致更強烈的溫度對比，由此產生的空氣運動更容易將塵埃顆粒從表面帶走——其中一些塵埃顆粒的大小高達0.01毫米。火星沙塵暴給人的印象非常深刻，無論是在視覺上還是在全球罕見事件的強度和持續時間上都是如此，但與地球上的颶風相比，它們通常都要弱一些。火星的大氣壓力要低得多——地球表面的大氣壓力不到地球的百分之一——而且火星的風暴的風速還不到地球上典型風速的一半。
目前的風暴由5架歐洲航天局和美國宇航局的軌道飛行器監測，而美國宇航局的“好奇號”探測車一直在地面上觀測，這多虧了它的核動力電池。瞭解更多關於全球風暴如何形成和演變的信息，對於未來的火星太陽能任務至關重要。這張彩色圖像是利用nadir通道(視場垂直於火星表面)和高分辨率立體攝像機的彩色通道生成的。地面分辨率大約是16米/像素，圖像是集中在78°N / 106°E。科學家們發現，覆蓋在火星表面大部分地方的塵埃，主要來自火星赤道附近一個1000公里長的地質構造。發表在《自然通訊》(Nature Communications)上的一項研究發現，火星大氣中的塵埃與火星表面特徵(被稱為Medusae Fossae組)之間存在一種化學匹配。
在火星上的水母形成的一部分，顯示了數十億年的侵蝕作用，這張照片是由火星勘測軌道飛行器上的高分辨率成像科學實驗(HiRISE)相機拍攝的。圖片： NASA/JPL/University of Arizona
約翰·霍普金斯大學地球與行星科學助理教授、論文合著者凱文·劉易斯說：如果不是因為這個巨大的礦床，火星就不會有這麼大的塵埃了，這個礦床隨著時間的推移逐漸侵蝕並汙染了地球。在電影《火星救援》(the Martian)中，一場沙塵暴引發了一系列事件，使演員馬特達蒙(Matt Damon)飾演的一名宇航員陷入困境。就像電影裡一樣，火星上的塵埃給真正的任務帶來了問題，包括“勇氣號”火星探測車。這種粉狀物質可以進入昂貴的儀器，也可以用來製造電力設備所需的不知名的太陽能電池板。在地球上，塵埃與柔軟的岩石形成物被自然力量(包括風、水、冰川、火山和流星撞擊)分開。然而，在超過40億年的時間裡，水流和移動的冰川很可能對火星上的全球塵埃庫做出了很小的貢獻。
雖然流星環形山是第四顆來自太陽的行星上的一個共同特徵，但撞擊產生的碎片通常比構成火星塵埃的微粒要大。火星如何讓這麼多灰塵,因為這些流程都活躍在火星上嗎？儘管這些因素可能發揮了作用在過去，別的負責塵埃圍繞火星現在的大片地區。Ojha和科學小組觀察了塵埃的化學成分。地球上相距遙遠的著陸器和漫遊者都報告了令人驚訝的關於塵埃的相似數據，地球上任何地方的塵埃都富含硫和氯，它們的硫與氯的比例非常明顯。還研究了探測器“奧德賽”(Mars Odyssey)捕捉到的數據。自2001年以來，“奧德賽”號一直圍繞火星運行。Ojha和他的同事能夠確定MFF區域含有豐富的硫和氯，以及與火星塵埃中硫和氯的比例相匹配。
早期的發現表明MFF有火山起源。曾經是美國大陸面積的50%，現在被風侵蝕了，只留下了大約20%的區域。然而，它是太陽系中已知的最大的火山礦床。被稱為yardangs的風雕脊是侵蝕的殘餘。通過計算過去30億年間MFF的消失量，科學家們可以估算出火星上目前的塵埃量，足以形成2到12米厚的全球層。塵埃顆粒也可以通過吸收太陽輻射來影響火星氣候，導致地表溫度降低，大氣溫度升高。這種溫度對比可以產生更強的風，導致更多的塵埃從表面被帶走。雖然季節性沙塵暴每隔火星一年發生一次(相當於地球一年的兩倍)，但全球沙塵暴每隔10年左右就會形成一次，它可能只是解釋了火星如何達到目前狀態的一個重要部分。
博科園-科學科普｜參考期刊：Nature Communications｜研究/來自：約翰霍普金斯大學，歐洲航天局
博科園-傳遞宇宙科學之美
閱讀更多 博科園 的文章
