席捲火星的塵埃風暴（下）
原標題：席捲火星的塵埃風暴（下）
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席捲火星的塵埃風暴（下）
編譯：艾宇熙
校對：徐鵬暉
上周三，我們介紹了目前 火星上一場席捲全球的風暴。我們可以從這場風暴中獲得哪些信息呢？看看目前正在工作的火星探測器團隊在研究些什麼：
1
火星奧德賽號
圖一：火星奧德賽號，它於2001年抵達火星，目前仍在工作。
圖源：NASA
火星奧德賽號攜帶有熱輻射成像系統（THEMIS），它可以跟蹤記錄火星的表面溫度、大氣溫度和大氣塵埃量。這些數據綜合起來，可以較好地描述火星塵埃風暴產生、演化和消散的全過程。
Michael Smith是THEMIS設備的科學工作者之一，他在NASA戈達德航天中心工作。他告訴我們，這次火星塵埃風暴是自20世紀60年代開展航天器觀測以來，人們觀測到的最大規模的火星天氣事件之一。「這次塵埃風暴的數據作為觀測樣例大大有助於我們理解火星上到底發生了什麼。」
從這次火星塵埃風暴開始時，THEMIS團隊就把它的全球大氣觀測頻率從原來的10天一次增加為一周兩次。他們想要解決的問題之一是，火星塵埃風暴是如何演化為全球性風暴的。Smith告訴我們：「在每個火星年的塵埃季，都會產生很多局部風暴，它們遮蓋了火星的局部區域。」但是迄今為止，科學家們尚不清楚為何有時候，這些局部風暴會演化為席捲全球的大風暴。
2
火星勘測軌道飛行器（MRO）
圖二：MRO的藝術家想像圖
圖源：NASA
MRO攜帶的火星色彩成像儀和火星氣候探測器參與了對本次風暴的研究。每一天下午三點左右，火星色彩成像儀都會對火星全球進行拍照，跟蹤風暴的演化過程。與此同時，火星氣候探測器測量火星大氣溫度隨海拔變化的情況。自今年五月底以來，它們已經觀測到了這場塵埃風暴的產生和快速擴張過程。
這兩台儀器的數據有助於科學家們研究塵埃風暴對火星大氣溫度的影響。火星的溫度變化可能影響其風型及大氣循環，這種效應與地球上的情況類似。這一過程導致了有力的正反饋：塵埃被太陽輻射加熱，漂浮在火星大氣中，使火星大氣升溫而改變了風型，這種風型的改變可能使風暴加劇，從而從火星表面揚起更多的塵埃。
科學家們渴望獲得更多的細節——各處空氣在上升還是下降？火星大氣溫度和一年中的風暴數目有何關係？與火星奧德賽號團隊一樣，MRO團隊也希望知道風暴是如何由局部擴張到全球的。
科學家們需要對火星塵埃風暴進行長期的記錄，才有可能發現它們的規律。這就如同有外星人正在觀察我們的地球，他們觀測了多年來地球上的厄爾尼諾現象，於是開始好奇為何在這種看似有規律的氣象現象里，地球上有些區域降水量極高而另一些地方降水量極低。
3
火星大氣與揮發演化（MAVEN）探測器
圖三：MAVEN的藝術家想像圖
圖源：NASA
MAVEN於2014年抵達火星，它的任務是研究早期火星大氣的情況。人們已經知道，數十億年前，火星表面存在聚集和流動的液態水，這意味著火星大氣曾經比現在密度更高、絕熱性更強，也就是說與現在的地球大氣比較相似。MAVEN的觀測和研究結果表明，35億到40億年前，持續幾億年的強烈太陽風可能是造成火星大氣逐漸稀薄的原因。
火星大氣與揮發演化（MAVEN）探測器所研究的並不是塵埃風暴本身。MAVEN團隊希望研究塵埃風暴對火星上層大氣——距火星表面100千米以上——的影響，而塵埃本身可能並不會升到這種高度。
對於目前的風暴，MAVEN研究團隊好奇的問題是這種規模的火星塵埃風暴如何影響了大氣中的分子逃逸至太空的過程。或許塵埃風暴起到了大氣絕熱層的作用，捕捉了來自太陽的熱，這種「加熱」過程是否會影響分子從大氣層逃逸的過程？或許，大氣升溫後，更多的水分子蒸發到高空從而被射線裂解，在太陽風的作用下，裂解出的氫原子逃逸至太空中。
MAVEN每天繞轉火星5周，在這一過程中，它不斷收集著寶貴的數據，這些數據或許可以最終為我們解答這些問題。
4
「好奇號」火星探測器
圖四：2015年10月6日，火星上的「好奇號」
圖源：NASA
與上述三個探測器不同，「好奇號」火星探測器由核動力驅動，因此不受缺乏太陽能的影響，可以為火星塵埃風暴的研究提供一個新視角。
「好奇號」團隊的科學家表示，目前「好奇號」正在進行雙線任務：一是獲取新的岩石樣本，二是研究塵埃風暴的演化過程。
「好奇號」裝載有桅杆相機、化學相機和紫外線感受器，可以通過塵埃顆粒散射和吸收光的情況得知顆粒的大小和丰度。它甚至還有研究火星大氣潮的功能。大氣潮指稀薄大氣中以波的形式行進的氣壓變化，它與塵埃風暴的規模相關。
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編排：王璞
火星探測器全家福
圖片來源：NASA
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