火星中層大氣的雲如何形成?靠流星划過時碎裂的塵埃

2020-12-06 八兩科學

長期以來,天文學家一直在火星大氣中層觀察到雲的形成,該處距離地表30公裡,一直很難解釋它們的形成機制。現在科羅拉多大學波德分校科學家指出,中層雲層可能來自隕石進入火星大氣層時,留下的流星煙(meteor smoke)讓水分子有所依附。

和地球相比,火星如今的大氣層相當稀薄,其地表大氣壓力不到地球的1%,並且火星大氣總質量只有25兆噸,而地球有5148兆噸。

至於地球上的雲,為氣態水分子聚集在空氣中的凝結核周圍所形成。在定溫下,水氣含量超過飽和蒸汽壓便會開始凝結,但氣態水分子之間的相互作用較小,就算已達飽和環境,可能也不足以讓水分子凝聚成為液態,沒有凝結核作為核心讓水分子依附,我們就看不到各種美麗的雲貌。

然而同樣的物理機制放到火星身上時卻出現了問題。火星大氣結構分為:相對溫暖的「低層大氣」、有高速氣流存在的「中層大氣」、大氣分子不像下層均勻分布的「上層大氣(或熱氣層)」,以及距離地表200公裡以上、大氣逐漸過度到外太空、無明顯邊界的「外氣層」。

如果按照雲的正常形成機制,則火星中層大氣應該也要有塵埃粒子作為凝結核,讓水氣依附以形成雲,然而事實是,科學家從沒有在火星中層大氣找到這些塵埃。

於是科羅拉多大學波德分校團隊將眼光轉向流星。根據NASA的火星大氣與揮發物演化任務(MAVEN)探測器數據,每天平均有2~3噸流星進入火星大氣層,當這些隕石與大氣層摩擦並裂成碎片時,就會往大氣注入大量灰塵,稱為流星煙。為了確定流星煙是否為火星中層大氣神秘雲層的起源,研究團隊利用電腦模擬火星大氣層的流動,果然結果顯示雲出現了。

雖然與地球壯觀的積雨雲相比,火星上的雲很小、很薄,可能類似地球的絲狀捲雲,但它們依然能發揮影響力,讓火星高海拔地區溫度上升或下降達10℃。

這些雲的形成有助於揭示火星大氣演化史,更具體地說,能幫助揭開過去火星表面如何維持液態水。新論文發表在《自然-地球科學》(NatureGeoscience)期刊。

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  • 火星上的雲是如何形成的?
    什麼是雲呢? 它們通常圍繞著某種粒子形成,一粒塵埃或鹽粒,又稱為凝結核。在地球上,由於厚重的大氣層和強大的氣流,有可能在整個大氣層中發現這些輕粒子,在不同的高度形成雲。
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  • 火星出現神秘雲層的原因可能是「流星煙霧」現象
    根據一篇新發表的論文,火星雲層可能有外星起源。該研究表明,火星中部大氣層形成一種神秘雲層的原因是一種稱為「流星煙霧」的現象,這種現象是在太空碎片進入火星大氣層時被粉碎後發生的。火星大氣稀薄,只有地球大氣密度的不到1%。
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    《流星花園》裡男女主人公的甜蜜愛情也好,《流星之絆》裡令人動容的親情也好,都一點點加深著人們對流星雨現象的好奇與嚮往。再加上"對流星雨許願,願望就會實現"這樣的傳說,流星雨被蒙上了一層浪漫的面紗。今天,我們就一起來探索流星雨和流星的奧秘。其實,流星這個現象並不神秘。
  • 大氣稀薄的火星上能看到流星嗎?
    大氣稀薄的火星上能看到流星嗎?我們所說的「流星」指的是進入行星大氣層時由於摩擦而發出光的太空物質。火星上空氣稀薄,大氣密度只有地球的1%左右。當太空物質進入火星大氣層時,很難像進入地球大氣層一樣發生猛烈的摩擦,在天空留下顯眼的火光,而可能只會在天空劃出一道道模糊的條紋,如果你在火星表面,可能很難分辨出這些痕跡。火星探測器提供了這方面的證據。「火星全球探測衛星」的數據顯示,2003年,一顆彗星進入火星大氣層後,在火星表面上方80~95千米的大氣層中留下了一層等離子體,並很快消失了。
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  • 美麗夜空划過的流星雨
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  • 科學(普)有道:關於流星的小知識
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  • 為什麼有些白矮星有塵埃雲,有些卻沒有?
    通過研究彗星和小行星在離它們的母恆星太近時是如何分裂和蒸發的,科學家們解決了一個白矮星恆星的難題。當一顆恆星耗盡了它的核燃料,它首先膨脹成巨大的體積,然後坍縮成一個稠密的地球大小的殘餘物時,就會形成白矮星。
  • 你可能想不到它是怎麼形成的……
    流星雨是大量的空間物質在地球引力作用下進入大氣層,形成的天文現象。這些空間物質大都比沙塵還小,所以一般情況下都不會掉到地面上形成隕石。這些沙塵會在大氣中留下一條發光的路徑,被稱為流星。大量的流星在一段時間裡出現,就被稱為流星雨。
  • 巨大流星划過東京上空後傳出巨響 民眾以為爆炸忙報警
    來源:海外網圖源:時事通訊社海外網7月2日電當地時間2日凌晨,一顆巨大的流星從西向東划過日本關東地區上空,幾分鐘後還傳出類似爆炸聲的巨響,一時間引發日本輿論熱議。綜合日本共同社、時事通訊社等媒體報導,2日當天,東京等地民眾都目擊到了流星划過的身影。有目擊者稱,幾分鐘後還聽到巨響,有分析認為很可能是流星破裂時的聲響傳到了地面。
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    當流星划過頭頂時,你能聽到它的聲音嗎?一些人說聽到流星發出滋滋的聲音,就像煎培根的聲音一樣。現在科學家說了,確實可以聽到,而且還能解釋它是怎麼發生的。這精彩的畫面是Emma Zulaiha Zulkili在馬來西亞婆羅洲島的沙巴州上捕捉到的,一顆耀眼的流星正從金星前划過,時間是2018年12月15日。她寫道:「這顆流星在金星前划過一道閃光,圖像使用Photoshop CC2018對其對比度和降噪稍作調整。」
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