冬季到火星來看雪

科技 08-25

晚來天欲雪，能飲一杯無？?

火星南極冰蓋。ESA / DLR / FU 柏林

破解火星氣候之謎，是科學家多年以來的一個夢想。火星的氣壓只有地球海平面的1%。火星上會周期性地出現雲。火星上也會周期性地下雪。但火星上下的雪主要是固態二氧化碳，也就是乾冰。

不過最近科學家發現，火星上也會下由水凝結而成的水冰粒子。每當火星全球氣溫下跌時，這些類似雪的東西就會在夜晚時分落到火星表面。雪暴的存在，連同這些雪落到火星表面的速度，迫使科學家們反思對火星氣候模式的原有認識。

最近一些來自法國和美國的科學家在《自然：地球科學》雜誌上撰文，針對這一發現進行了闡述。相關科研團隊運用計算機多次模擬了火星多雲地區的氣候模式，結果表明局部地區的大氣對流會引發雪暴。

火星北極冰蓋。由火星全球勘探者拍攝。NASA / JPL-加州理工學院 / MSSS

科學家對火星上的乾冰雪有一定認識，它們多集中在火星的南極周圍。但獲得直接證據仍是近年才有的事。2008年鳳凰號著陸器著陸前不久，曾在距火星地表4公里左右的高空拍到過雲層降雪的照片。

鳳凰號在著陸點附近拍到的霜。這些霜出現在清晨，是由水凝結而成的。火星上的雪落到地面後，看起來可能和這些霜比較像。NASA

2012年，火星勘查軌道器獲得了火星上存在乾冰雪的新證。近年，科學家還獲得了火星上存在低空降雪的證據。低空降雪是火星地貌形成改變過程中的重要因素。布朗大學的科學家就曾斷言，火星表面一處與溝谷相連的年輕沖積扇，是融雪侵蝕而成的。

2014年，歐空局火星快車探測器向我們展示了賀拉斯盆地——一個巨大的環形山是如何受融雪天氣影響的。2015年，好奇號確認蓋爾隕坑內曾經灌滿了水。這些水多半是冰雪融化的產物，它們來自隕坑北側邊緣的山脊。

所有這些發現都讓科學家倍感困惑。因為火星大氣密度太低，按照一般認識，不足以發生如此級別的冷凝。

計算機模擬的蓋爾隕坑積水湖。NASA / JPL-加州理工學院 / ESA / DLR / FU 柏林 / MSSS

而一個基於各探測器數據建立的氣候模型，終於讓科學家能夠對火星氣候進行全新模擬。結果顯示，火星夜間大氣溫度會急劇下降。氣溫足夠低後，水冰粒子會形成雲。不穩定的雲會導致下雪。這些冰粒子會快速墜落到火星表面。科學家將這種情形與地球進行了比較。在地球上，密度較大的冷氣團也會導致急速的降雨或降雪，專業術語稱之為「微暴流」。

論文表示，這種所謂的對流雪暴僅會在火星的夜晚發生。不穩定的大氣導致水冰粒子發生輻射冷卻，進而在雲層內部和下方觸發強對流。雪便會隨著下沉氣流快速落向地面。

長期以來人們以為低雲產生的降雪，其飄落到地面的速度非常緩慢。這一看法並不準確。原本人們的理由是火星大氣非常稀薄，因此強風也較少。但模擬結果表明，微暴流產生的水冰粒子在幾分鐘內便會落到地面，而不是之前人們以為的幾小時。