美国宇航局探索火星上的冬季仙境

立方体状的雪、冰冷的地貌和霜冻都是这颗红色星球最寒冷季节的一部分。

当冬天来到火星时，地表变成了一个真正超凡脱俗的节日场景。雪、冰和霜伴随着这个季节的零下温度。其中一些最冷的温度发生在地球的两极，那里的温度低至负 190 华氏度(负 123 摄氏度)。

尽管天气寒冷，但不要指望落基山脉会出现积雪。火星上没有哪个区域的积雪厚度超过几英尺，其中大部分都落在极其平坦的地区。这颗红色星球的椭圆轨道意味着冬天需要更多的时间才能到来：一个火星年大约是两个地球年。

尽管如此，由于 NASA 的机器人火星探索者，这个星球提供了科学家们能够研究的独特冬季现象。以下是他们发现的一些事情：

两种雪

火星雪有两种：水冰和二氧化碳，或干冰。由于火星空气稀薄且温度寒冷，水冰雪甚至在接触地面之前就会升华或变成气体。干冰雪实际上确实到达了地面。

美国宇航局南加州喷气推进实验室的火星科学家西尔万·皮克斯 (Sylvain Piqueux) 说：“瀑布足够多，你可以穿雪鞋穿过它。”他的研究包括各种冬季现象。“不过，如果你想滑雪，你就必须进入火山口或悬崖边，那里的斜面可能会积雪。”

火星上也会降雪、结冰和结霜。美国宇航局在这颗红色星球上和绕其运行的航天器揭示了与我们在地球上经历冬天的方式的异同。JPL 的火星科学家 Sylvain Piqueux 在这段视频中进行了解释。图片来源：NASA/JPL-Caltech

我们怎么知道下雪了

雪只出现在火星最冷的极端：两极、云层下和夜间。轨道航天器上的摄像头无法穿透这些云层，地面任务无法在极寒环境中生存。结果，没有拍摄到下雪的图像。但由于一些特殊的科学仪器，科学家们知道它会发生。

NASA 的火星侦察轨道器可以使用其火星气候探测器仪器透过云层进行观察，该仪器可以检测人眼无法察觉的波长的光。这种能力使科学家能够检测到落在地面上的二氧化碳雪。2008 年，美国国家航空航天局 (NASA) 将凤凰号着陆器送至火星北极 1,000 英里(约 1,600 公里)以内，在那里它使用激光仪器探测落在火星表面的水冰雪。

立方雪花

由于水分子结冰时如何结合在一起，地球上的雪花有六个面。同样的原理适用于所有晶体：原子排列自身的方式决定了晶体的形状。就二氧化碳而言，干冰中的分子在冷冻时总是以四个形式结合。

“因为二氧化碳冰有四个对称性，我们知道干冰雪花是立方体形状的，”Piqueux 说。“多亏了火星气候探测器，我们可以看出这些雪花比人类头发的宽度还要小。”

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水和二氧化碳都可以在火星上形成霜，而且这两种类型的霜在地球上的出现范围都比雪大得多。维京着陆器在 1970 年代研究火星时看到了水霜，而美国宇航局的奥德赛轨道器则观察到霜在早晨的阳光下形成并升华。

冬天奇妙的结束

也许最惊人的发现出现在冬末，那时所有积聚的冰开始“解冻”并升华到大气中。当它这样做时，这些冰呈现出奇异而美丽的形状，让科学家想起了蜘蛛、达尔马提亚斑点、煎蛋和瑞士奶酪。

这种“融​​化”还会导致间歇泉喷发：半透明的冰可以让阳光加热其下方的气体，而这些气体最终会爆发，将尘埃扇送到地表。科学家们实际上已经开始研究这些风扇，以此来更多地了解火星风的吹向。

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