火星上的蛛網溝壑系統：二氧化碳乾冰噴發形成

新浪科技訊 北京時間1月5日訊，在火星南極地區有一些非常特殊的樹杈狀溝渠系統，被科學家們稱作「蜘蛛」，它們是在年復一年的二氧化碳季節性消融之中出現的。

現在，美國宇航局的科學家們認為他們很可能首次拍攝到了這類溝壑系統發育最初期的影像。利用美國宇航局「火星勘測軌道器」上搭載的相機，科學家們記錄下了一個「蜘蛛」溝壑系統從一年的春季開始一直到第二年春季期間的發育過程。

火星上類似這樣的「蜘蛛」溝壑系統長度可以在幾米到幾十上百米大小，並且只存在於火星南極地區。一般而言，它們會圍繞一個中心凹陷開始發育，隨後沿著類似樹杈的方式不斷分叉延伸，遠遠看去很像一隻伸展開的蜘蛛。利用火星勘測軌道器上搭載的高解析度成像科學實驗（HiRISE）相機，科學家們已經對這類系統的發育進行了長達10年的監測，而現在，科學家們終於首次目睹了其最初誕生的模樣。

美國科羅拉多大學的甘納·波特揚基納（Ganna Portyankina）表示：「這是我們首次目睹這些小型溝谷系統倖存下來，並年復一年地逐漸發育，這就是那些大型『蜘蛛』結構的形成過程。」他說：「這類地物一般都存在於沙丘廣布的區域，因此我們不清楚在風沙作用下，這些溝壑系統將會繼續發育成長還是逐漸消失。」

有觀點認為沙丘幫助產生了「嬰兒階段」的蜘蛛網狀結構，但科學家們同時也認為，這些沙丘同時也會阻礙這類結構的完全發育成熟。科學家們估算認為，要想完全形成一個發育完善的蜘蛛網狀溝壑系統，需要經歷超過1000個火星年的時間才有可能。論文合著者，亞利桑那圖森行星科學研究所的坎迪斯·漢森（Candice Hansen）表示：「如果你把美國猶他州的植被去除，那裡看上去簡直就和火星一模一樣，但『蜘蛛』網狀結構卻是火星獨有的。」

在地球上，二氧化碳不會自動凝結成為乾冰，但在火星上，冬季會有大量乾冰覆蓋在地表，而在火星兩極，乾冰的儲量更是巨大。每到春天，火星地表就到處出現了星星點點的黑色扇形痕迹。

研究人員認為，在春季，隨著氣溫回升，陽光透過乾冰層並加熱其下方地面。這會使得大量乾冰升華成為氣體形式的二氧化碳。而隨著被淺淺塵土掩蓋的乾冰升華，大量二氧化碳從淺地表噴出，揚起大量塵土，造成地表的局部侵蝕並形成沙塵噴射流。這些噴射流揚起的沙土很快便會再次落回地面，但在風的作用下朝著下風向漂浮了一段距離，並最終在地面上留下扇形的沉積痕迹。

對這一過程進行觀察非常具有挑戰性。在此之前科學家們已經在北半球的一些沙地區域觀察到過一些小型溝壑，但它們通常會在一年之內就自行消失。但相比之下，在南極附近觀察到的這些溝壑系統卻能夠持續存在多年並持續發育，甚至形成類似蜘蛛的大型溝壑系統。

波特揚基納表示：「在南極地區附近的一些沙地，我們觀察到這類分叉狀溝壑系統，但這些地區的沙塵含量並不如北極附近那麼多。我認為，沙塵可能是開啟這一過程並導致最初在地面上侵蝕出溝槽的誘因。」研究人員推測，這類溝壑系統的形成可能對地面強度有所要求，它要求地面足夠柔軟，能夠侵蝕出溝槽，但是又不能太過鬆散。

火星勘測軌道器項目科學家，美國宇航局噴氣推進實驗室（JPL）的萊斯利·坦帕里（Leslie Tamppari）表示：「高解析度成像系統加上長壽命的探測器，讓我們能夠對以季節乃至年為單位的，火星地表的長期變化開展觀察。在這樣的觀察中，火星所表現出的活力總是不斷讓我們感到驚訝。」（晨風）