天空探索:微小的好奇號馬達確定了一次巨大的火星沙塵暴?

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火星上不乏人類和機器人的眼球。科學家們不斷用地球上的望遠鏡探測紅色星球,再加上從軌道繞行星繞行的六個航天器,以及兩個在其表面上行走的宇宙飛船。因此,在最近的行星範圍的沙塵暴期間,當大氣中充滿灰塵時,觀測結果非常充足。

美國宇航局的火星偵察軌道器(MRO)在5月30日提供了最早的見解,當時它觀察到在美國宇航局的機遇號探測車正在探索的Perseverance山谷附近的大氣中積聚的塵埃。日益朦朧的風暴,自2007年以來最大的,強制機會,6月8日關閉科學運作,因為陽光無法穿透塵埃動力火星車的太陽能電池板。科學家們正焦急地等待著流動的探險家重新奪回權力並打電話回家。

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與此同時,6月5日,地球另一邊的證據悄然實現,風暴正在增長並開始影響美國宇航局好奇號火星探測器的研究地點Gale Crater。(風暴在6月20日被正式歸類為全球。)

它來自一個意想不到的來源:一個致動器或電動機,它將蓋子提供給一個漏斗,該漏斗接收好奇號鑽頭下落的粉狀火星岩石樣品。然後,樣品通過Mars(SAM)化學實驗室的便攜式樣品分析進行化學分析,該實驗室由位於馬里蘭州格林貝爾特的美國宇航局戈達德太空飛行中心的科學家設計,並建在好奇號的腹部。

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Goddard機電工程師Benito Prats注意到,通過從執行器傳感器收集的連續溫度讀數,塵暴逐漸達到好奇號。

“我的所有圖表都顯示了塵埃風暴對執行器的影響,因為它暴露在外;它正坐在流動站甲板上,”普拉茨說。“突然之間,我看到白天氣溫下降很快。”

Prats在圖表中觀察到白天溫度下降並且在夜間高於正常水平。這種情況發生在沙塵暴期間,因為白天較少的太陽穿透塵土飛揚的大氣層,使地球表面變冷,而在夜晚,較溫暖,多塵的大氣加熱地面。

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火星車上還有其他工具可以追蹤天氣。羅孚環境監測站測量空氣溫度,大氣壓力和其他環境條件,這些條件也開始顯示積聚的灰塵。

與太陽能機會不同,好奇心由鈈發電機提供動力,因此其操作不受灰塵影響。溫度變化也不影響SAM執行器 - 有兩個樣品漏斗,以防一個人被堵塞 - 因為他們喜歡溫暖,不太極端的溫度。

SAM分析火星岩石和土壤以尋找有機物質。為了使SAM正常工作,其執行器需要在-40攝氏度(-40華氏度)。這就是為什麼Prats密切關注他們的溫度。當春季的火星溫度在晚上降至-60攝氏度(-76華氏度)時,SAM加熱器會使電機升溫以提升漏斗蓋以便滴下樣品。

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左邊的照片顯示了好奇號火星車的甲板,在sol(火星日)36或2012年9月10日,這是火星任務約一個月。甲板是乾淨的,除了一些顆粒和MastCam的陰影,拍攝照片。右邊的照片,取自2018年的溶膠,或2018年5月31日,顯示了行人甲板上的汙垢顆粒,粉末和灰塵,圍繞著致動器。然而,並非所有塵埃都來自最近的風暴。火星一般都是塵土飛揚,所以大部分塵埃都累積了六年多。有時,當火星車行駛時,顆粒會被踢到空中,有時灰塵或一陣風將灰塵抬起並將其沉積在流動站甲板上。

在Prats在他的溫度數據中發現沙塵暴的影響後,他將其與歷史執行器溫度平均值相結合,以估計沙塵暴何時減弱。

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“在Sol 2125(7月28日),我注意到一個線性趨勢,”他說,“所以我說好的,我可以預測sol 2180(9月23日)將會是我們要走出塵埃的時候風暴和溫度將恢復正常,但我後來更新到2175年(9月18日)。“他的預測與更正式的預測一致,並且與最近的執行器溫度讀數相匹配,這些讀數在9月18日左右恢復正常,表明當時Gale Crater的塵埃落定。絕大部分塵埃也落在堅持不懈的山谷。

來自任何來源的數據,即使是最意想不到的數據,對於行星科學家來說都是有用的,因為我們仍然不知道為什麼一些火星沙塵暴持續數月並且變得龐大,而其他火星風暴持續時間很短並持續一週。

美國宇航局科學家表示,科學家們希望能夠預測這些全球事件,就像他們可以預測地球上的颶風一樣,以便更好地瞭解地球當前和過去的氣候,並正確設計機器人和人類對地球的任務。

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“有一些關於火星的東西使它更具可預測性,有些東西使它不如地球,”一位領導好奇號沙塵暴調查的戈達德大氣科學家斯科特D.古澤威說。

“我可以提前兩年估算溫度,氣壓,以及在這個星球上任何地方的非塵埃季節,空氣中是否會有灰塵或雲霧,”他說。“但在塵土飛揚的季節,在沙塵暴的地方,我根本無法預測一天會有沙塵暴,而不是另一天。”

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