在美國國家航空暨太空總署的奧德賽軌道飛行器上的熱成像系統相機的這些圖像中,呈現出藍白色的是主要由二氧化碳組成的火星表層霜凍,而這也是在人眼可感知的可見光和熱敏紅外線下的拍攝圖像。

在美國國家航空暨太空總署的奧德賽軌道飛行器上的熱成像系統相機的這些圖像中,呈現出藍白色的是主要由二氧化碳組成的火星表層霜凍,而這也是在人眼可感知的可見光和熱敏紅外線下的拍攝圖像。
來源:美國國家航空暨太空總署/噴氣推進實驗室-加州理工學院/亞利桑那州立大學

一項來自於美國國家航空暨太空總署火星奧德賽號軌道飛行器數據的新研究可能會解釋為什麼火星霜凍肉眼不可見,以及為什麼塵埃雪崩出現在一些斜坡上。

去年,當科學家研究火星奧德賽號軌道飛行器在黎明時分拍攝的火星表面圖像時,感到很困惑。因為當他們用人眼可感知的可見光觀察表面時,他們可以看到那被日出照亮的幽靈般的藍白色晨霜。 但用軌道飛行器的熱敏相機觀察時,霜凍卻出現得更廣,包括在沒有可見的地區。

科學家知道那一夜之間形成的霜凍,主要由二氧化碳組成,且基本上是乾冰,通常在紅色星球上表現為霜凍而不是水冰。 但是為什麼這種乾冰霜在某些地方是可見的,而在其他地方卻看不到呢?

在發表於上個月《地球物理研究雜誌:行星》的一篇論文中,這些科學家提出了一個令人驚訝的答案,該答案很有可能解釋了日出后是如何引發正在重塑地球的塵埃雪崩。

這些黑暗的條紋,也被稱為「斜坡條紋」,是由火星上的塵埃雪崩引起的。 2017年12月26日,美國國家航空暨太空總署火星勘測軌道飛行器上的HiRISE相機捕捉到了它們。

這些黑暗的條紋,也被稱為「斜坡條紋」,是由火星上的塵埃雪崩引起的。 2017年12月26日,美國國家航空暨太空總署火星勘測軌道飛行器上的 HiRISE 相機捕捉到了它們。
來源:美國國家航空暨太空總署/噴氣推進實驗室-加州理工學院/亞利桑那州立大學

從霜凍到蒸汽

奧德賽號於 2001 年發射,是美國太空總署最長壽的火星任務,並攜帶有熱發射成像系統。 這是一種紅外或溫度敏感型相機,可提供火星表面獨有的視圖。 目前奧德賽軌道提供的是當地火星時間-早上七點的獨特視角。

「奧德賽號的早晨軌道產生了壯觀的照片,」南加州 噴氣推進實驗室的西爾萬·皮奎說到,同時他也是這篇論文領導者,「我們可以看到日出的長影,是因為它們延伸到表面。 」

由於火星的大氣層太少(密度僅為地球的1%),太陽迅速照射一夜之間積聚的霜凍。 但乾冰不會融化,而是在幾分鐘內蒸發到大氣中。

與皮奎拍檔的是來自於加州理工學院的實習生盧卡斯·朗格,他首先注意到出現了許多在地表看不到霜凍的低溫特徵。 而這些溫度出現在地下幾十微米的地方 ,就是在差不多是人類頭髮寬度的地表以下。

在論文中,作者提到他們看到的是「肮髒的霜凍」 ,也就是乾冰霜與細小的塵埃混合,在可見光下遮擋它,但在紅外圖像中卻沒有。

這些深色條紋,也被稱為「斜坡條紋」,是由火星上一個名為阿克龍-福斯的區域的塵埃雪崩引起的。 2006年12月3日,美國國家航空暨太空總署火星勘測軌道飛行器上的HiRISE相機捕捉到了它們。

這些深色條紋,也被稱為「斜坡條紋」,是由火星上一個名為阿克龍-福斯的區域的塵埃雪崩引起的。 2006年12月3日,美國國家航空暨太空總署火星勘測軌道飛行器上的 HiRISE 相機捕捉到了它們。
來源:美國國家航空暨太空總署/噴氣推進實驗室-加州理工學院

融化的霜凍和雪崩

這種現象導致科學家們懷疑「肮髒的霜凍」也可能解釋了一些黑暗的條紋,這些條紋可以沿著火星斜坡延伸 3300 英尺( 1000 米)或更多。 他們知道這些條紋基本上是由塵埃雪崩引起的,這些雪崩慢慢地重塑了整個星球的山坡。 科學家認為,這些塵埃雪崩可能看起來像一條擁抱地面的塵埃河,在後面釋放出一堆蓬鬆的物質。 當灰塵在幾個小時內向下移動時,它會暴露出下面較暗物質的條紋。

這些深色條紋與另一種更豐富的種類不同,它稱為反覆出現的斜坡線,它們一季又一季地在同一個地方重複出現數周(而不是數小時)。 曾經被認為是由鹽水從山坡緩慢滲出的結果,現在通常認為斜坡線是由乾燥的沙子或灰塵流動引起的。

他們在最近的研究中繪製了斜坡條紋,作者發現它們往往出現在早晨霜凍的地方。 研究人員提出,這些條紋是由蒸發的霜凍產生的,產生的壓力剛好足以鬆動塵埃顆粒,從而導致雪崩。

這些假設進一步證明瞭這顆紅色星球是多麼的令人驚訝。

「每次當我們向火星發送任務時,我們都會發現不一樣的新過程。」 來自北亞利桑那大學的論文合著者克裡斯愛德華茲說。 我們沒有任何事物與地球上的斜坡條紋完全相同。 你必須超越你在地球上的經歷來思考,才能理解火星。


參考來源:
[1]Mars Odyssey | NASA

[2]Mars Odyssey Orbiter – NASA Mars

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