[火星男孩]揭开火星极地冰冠不对称之谜

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近日,行星科学家揭示了火星极地冰帽神秘季节性不对称的最新解释。

 

与地球类似的是,火星也拥有冰冻的极地冰冠,但不同于地球的是,火星极地冰冠是由二氧化碳构成,而并不像地球是由冰水物质构成。在火星南半球的夏季,多数冰冠将发生升华,该进程是液态冰直接转换成气态形式,升华之后会在极地出现主要以冰态二氧化碳为主的残留物质,这种冰态二氧化碳也被称为“干冰”。

 

然而,当冬季冰冠对称地分布在火星南极,残留冰冠将偏移3-4度。科学家们曾认为以上现象的一种解释是:冬季在极地西半球降落了更多的雪,这样的话,在夏季和春季,一些表面的积雪将保留在极地西半球。但是最新关于火星气候的研究资料显示,极地冰冠可能存在着轻微的机制差异,这项复杂性解释将涉及到风、雪和太阳的奇特交互性反应。

 

雪和霜冻

 

这项最新研究结果来自于欧洲宇航局“火星快车号”探测器机载的傅立叶行星分光计,意大利Istituto di Fisica dello Spazio Interplanetario(IFSI)研究机构的马科·吉乌拉那和同事对火星南极大气层的温度和其他条件进行了测试,同时还对南极冰冠二氧化碳堆积进行了分析。

 

他们发现这种偏移现象开始于火星中纬度向东强烈的风力,这股风力直接吹向海腊斯盆地(Hellas Basin),这是火星表面最大的碰撞结构,盆地直径为1429英里,深度为4英里。这处盆地的陡峭壁面对这股风力进行了偏移,并在大气层中形成强大的波动,这与地球上出现的罗斯比波(Rossby waves)十分相似。罗斯比波改变了火星高纬度风力的路程,促使气候系统接近于南极区域。

 

在火星西半球,强低压系统接近于南极区域,而一个高压系统位于东半球,然后再接近南极区域。西半球的低压系统使气温变得更低,这一温度仅能将二氧化碳浓缩成为雪状结构,这意味着南极西半球是由雪和霜冻构成的。

 

吉乌拉那称,在东半球的高压系统,温度总是相对地暖和,无法使冰雪降落,因此在东半球仅存在着霜冻。不考虑半球的因素,霜冻经常出现于火星南极区域,吉乌拉那告诉太空网站说,“在火星极地的夜晚,你总能发现表面上有浓缩的二氧化碳,我称它为霜冻。当二氧化碳气体接触极地表面时,它将立即被冻结。”

 

霜冻吸收阳光促进升华

 

这项研究并不仅证实火星极地存在更多的冰覆盖,如雪和霜冻,在火星极地区域覆盖的大量雪将比表面霜冻向太空反射更多的阳光。霜冻颗粒比雪颗粒更大,并具有更粗糙的表面。在这样的崎岖不平纹理结构下,霜冻能够吸收更多的阳光,促进升华作用。因此,由雪和霜冻构成的南极冰冠的西部区域,不仅有大量的二氧化碳冰堆积,而且在夏季时升华得更慢,而该区域的霜冻在夏季时则会完全消失。

 

研究人员指出,这项研究将解释为什么冰冠并不是对称性地分布在南极区域。

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火星救援
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