火星上的塵埃雪崩（奧德賽探測器）

2024-03-06 15:49:17 1

幾十年來，科學家們一直在觀察火星上被稱為斜坡條紋的黑暗滑坡。維京號軌道飛行器在20世紀70年代首次看到了它，此後的每一次軌道飛行任務都觀察到了它們，但是斜坡條紋背後的機制一直被激烈爭論：它們是由紅色星球上的水活動造成的，還是某種形式的乾燥力學的結果？
 
火星勘測軌道飛行器上的HiRISE相機看到的大型撞擊引發的塵埃雪崩。
事實證明，主要的候選者是"太幹了"。但是火星奧德賽任務的科學家們已經驗證了斜坡條紋背後的另一個罪魁禍首：二氧化碳在低溫下形成的霜。
斜坡條紋通常出現在火山口的壁上或山丘或山脈的側面。以前的研究已經確定，斜坡上的火星塵埃和巖石可以被一些小東西移開，比如路過的塵埃，甚至是在合適的地方發生的撞擊事件，這些事件會導致火星上的幹塵雪崩。其他研究暗示，二氧化碳霜的升華可以使巖石移位，導致雪崩，但現在奧德賽太空飛行器的圖像和數據已經發現了確切的證據。
奧德賽號自2001年以來一直在軌道上運行，使其成為運行時間最長的火星探測設施。該太空飛行器目前的軌道提供了火星當地時間上午7點的獨特視角，和在地球上一樣，是觀察霜凍活動的最佳時間。
去年，科學家們驚訝地看到，在奧德賽號上的可見光相機所拍攝的圖像中，被升起的太陽照亮的幽靈般的藍色和白色的霜。但奧德賽還攜帶了熱發射成像系統（THEMIS），這種對熱敏感的相機顯示，霜的出現範圍更廣，包括可見光相機沒有看到的區域。
 
火星表面的霜，主要由二氧化碳組成，在美國宇航局2001年奧德賽軌道飛行器上的熱發射成像系統（THEMIS）相機拍攝的這些圖像中呈現藍白色。THEMIS拍攝的圖像既有人眼可感知的可見光，也有對熱敏感的紅外線。
"奧德賽的早間軌道圖片非常壯觀。"領導該論文的美國宇航局南加州噴氣推進實驗室的Sylvain Piqueux說。"我們可以看到日出時的長長的影子，它們在火星表面上延伸。"
NASA說，由於火星的大氣層非常稀薄（只有地球密度的1%），太陽迅速加熱了一夜之間積累的冰霜。乾冰沒有融化，而是在幾分鐘內汽化到大氣中。
盧卡斯-蘭格（Lucas Lange）是噴氣推進實驗室的一名實習生，他與皮克斯一起工作，首先注意到THEMIS在許多表面上看不到的地方出現了冰霜的低溫特徵。這些溫度出現在地下幾十微米的地方--不到人類頭髮"下面"的寬度。
 
火星上阿赫倫化石的塵埃雪崩產生的斜坡條紋。這些黑暗的條紋，也被稱為"斜坡條紋"，是由火星上一個叫做Acheron Fossae的地區的塵埃雪崩造成的。美國宇航局火星勘測軌道器上的HiRISE相機在2006年12月3日拍攝到了這些條紋。
"我們的第一個想法是冰可能被埋在那裡，"蘭格在一份新聞稿中說。"乾冰在火星的兩極附近很多，但是我們看的是更靠近火星赤道的地方，那裡通常太熱，不可能形成乾冰霜。"
在那些相同的地區，觀察到了斜坡條紋或甚至更大的滑坡。該小組在他們的論文中解釋說。
"在日出時，巖漿內升華驅動的風偶爾強大到足以使單個塵粒移位，在陡峭的山坡上發起並維持塵埃雪崩，形成被稱為斜坡條紋的地面特徵。這個模型表明，二氧化碳霜凍循環在所有緯度都是一個活躍的地貌因素，而不僅僅是在高緯度或極地緯度，而且可能是維持地表移動塵庫的一個關鍵因素。"
作者說，他們看到的是他們所謂的"髒霜"--乾冰霜與細小的塵埃顆粒混合在一起，在可見光中被掩蓋，但在紅外圖像中卻沒有。他們懷疑髒霜也可以解釋一些黑暗的條紋，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造成的，這些塵埃雪崩緩慢地重塑了整個星球的山坡，在軌道圖像中顯示出來。
科學家們說，他們認為這些塵埃雪崩可能看起來像一條擁抱地面的塵埃河，在後面釋放出一串蓬鬆的物質。隨著塵埃在幾個小時內下山，它暴露了下面的深色物質的條紋。
位於弗拉格斯塔夫的北亞利桑那大學的論文合著者克裡斯-愛德華茲說："每次我們向火星派遣任務時都會發現新的奇特過程，必須超越人們在地球上的經驗來理解火星。"