火星上沙塵暴的威力真有電影上那麼大嗎？並不是

2020-08-06 天文在線

簡介：有兩位天文學家發布一項關於火星沙塵暴的新研究，據分析在火星上一處稱為ASV的地區，風暴自己組織成序列且具有周期性。ASV的風暴是火星風暴的主要貢獻者。他們還認為火星塵埃循環與地球水循環有許多相似處，有待研究。

火星上沙塵暴的威力真有電影上那麼大嗎？並不是

圖 1

關於火星沙塵暴有些流傳的神話，這麼說有些輕描淡寫，火星以其環繞星球的沙塵暴而出名，這在其他地方是看不到的。科幻作者和好萊塢電影經常把沙塵暴描繪得比實際危險，在《火星救援》中，一股強大的沙塵暴摧毀了設備，使馬特·達蒙滯留在火星上，迫使他在那裡艱難求生。

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圖 2這個藝術理念展示了一場火星沙塵暴，可能還會伴隨閃電發出噼裡啪啦聲

事實上，雖然環球沙塵暴確實很壯觀，風速幾乎可以達到100公裡/小時（60英裡/小時），但他們並不猛烈。100公裡/小時只是地球上一些颶風的一半速度，此外，火星的大氣遠比地球稀薄，所以即使是最強的風也不能摧毀任何主要設備，這種風下你可能連風箏都放不了。

但理解火星上的沙塵暴很重要，它們會產生一些後果——「機遇號」探測器被一場全球性的沙塵暴淹沒了，人類在火星上的任何存在都需要把火星沙塵暴考慮進去。

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圖 3機遇號探測器的全景圖，這裡顯示了太陽能電池板。由於全球沙塵暴的加劇，探測器的科學運轉被關閉，最終，機會號停止工作。圖源：NASA/JPL-Caltech/Cornell

哈佛和史密森尼天體物理學中心（CfA）的兩位天文學家發布了一項有關火星沙塵暴的新研究。他們是麥可·巴塔利奧和王慧群，他們的研究題目是「火星南半球奧尼亞-索利斯-瓦爾斯的沙塵暴軌跡」，文章發表在Science Direct上。

火星上沙塵暴的威力真有電影上那麼大嗎？並不是

火星沙塵暴被歸為三類：局部的、區域的和全球的，最小的風暴全年都有發生，而全球風暴則活躍在北部秋季和冬季。

論文中，王和巴塔利奧強調，一個足夠大的風暴可以影響大氣層循環，熱結構和可見度。似乎火星有一個能與地球水循環相比的塵埃循環。在他們的研究中，他們關注了一個叫奧尼亞·索利斯·瓦爾斯·馬裡納裡斯（ASV）的地區，ASV是一個從瓦爾斯·馬爾亞納斯開始，經過索利斯·普蘭姆和奧尼亞地的南北走向地區。

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圖 4奧尼亞-索利斯-瓦爾斯-馬裡納裡斯是火星上一個從奧尼亞地到索利斯·普蘭姆再到瓦萊斯·馬裡納裡斯的區域。圖源：由吉姆·塞科斯基（Jim Secosky）修改的NASA圖像

這兩人分析了來自火星每日全球地圖的（MDGM）八個火星年每日的數據，MDGM是由火星勘測軌道器（MRO）和火星全球勘測器（MGS）拍攝的一組每日圖片。

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天文學家們關注ASV，是因為除常規沙塵暴季節外，它是南半球上最重要的風暴活動點。他們發現這裡的風暴可以分為兩類：

  1. 覆蓋大範圍地區，持續時間超過6天的風暴。

  2. 覆蓋小範圍局部地區，持續時間短於6天的風暴。

在ASV，風暴會自己成序。在南部的冬季晚期，天氣旋渦、潮汐風和強時風會影響這個地區。這些風暴不僅增加了大氣的不透明度，有時還能影響大範圍內大氣和行星波（也叫羅斯貝波）的熱結構。行星波很大——波長可以延綿數千公裡，並且通過行星的自轉傳播，在這裡是火星。

他們還發現了風暴的周期性，風暴以15-20個火星日為周期，並且很有可能和南半球的能量傳輸機制有相似的周期性。

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他們還確定了一種額外的方法給ASV風暴分類：有序的和無序的。根據作者所述，這些發現證實了一個理論，即沙塵暴可以自我再生和維持，一個風暴按順序注入下一個。當序列結束時，這些風暴會比那些無序的大得多，有序風暴大約比無序風暴大3.7倍。

這兩個研究者還發現了ASV的風暴是全球沙塵暴的重要貢獻者，這些大型的有序風暴向火星大氣投擲了許多灰塵。他們還發現在沒有全球沙塵暴的年間，北部秋冬和冬季ASV的風暴並不活躍。

研究人員創立了一個觀念，即火星灰塵循環至少部分和地球水循環相似。正如他們在論文的結論中所說，「我們的結果與地球的動能循環之間的差異值得進一步探究。」

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《火星救援》是一部很有趣的電影，如果你對太空感興趣，你或許會喜歡。但是馬特·達蒙的角色不可能對襲擊他的暴風雨毫無準備，並且如此重要的基礎設施也不可能在風暴前如此脆弱。

多虧了這項研究背後的兩位科學家以及其成千上萬的學者，到人類登陸火星時，他們就會知道自己將要面臨什麼。

作者: Evan Gough

FY: 趙丁丁

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