機遇號火星車被迫停工，火星沙塵暴的真實面目

原標題：機遇號火星車被迫停工，火星沙塵暴的真實面目

陷入困境的「機遇號」

近日，NASA「機遇號」火星車正面臨一場考驗

它目前正被一場大規模的火星沙塵暴所包圍。

6月8日，塵暴的覆蓋面積已達1800萬平方公里。

這張6月6日的火星全球圖向我們展示了火星上日益嚴重的沙塵暴。這張圖由火星勘測軌道飛行器（MRO）上的火星彩色成像機（MARCI）拍攝。其中藍點位置是機遇號火星車的大概位置。

NASA/JPL-Caltech/MSSS

NASA的火星勘查軌道器於6月1日首次發現塵暴，此時距離機遇號已十分接近。此次沙塵暴覆蓋區域包括了毅力谷（Perseverance Valley）。毅力谷是機遇號火星車當前的所在地，位於梅里迪亞尼平原內部。機遇號自2004年以來就一直在這個地方工作。

6月6日，機遇號的電平已經大幅下降，這就需要機遇號轉向最低限度運行。 為了節電，科學家被迫中止了其考察工作。

機遇號用太陽能發電，因此天空一旦被塵暴遮蔽，充電就成了問題。沙塵暴持續時間如果過長，機遇號還會面臨來自低溫的嚴峻考驗。

火星沙塵暴究竟什麼樣？

沙塵籠罩下的紅色星球

火星是一個非常乾燥且長期塵土飛揚的地方。火星表面的塵暴，是火星大氣中特有的現象，整個火星一年中有四分之一的時間都籠罩在漫天飛舞的狂沙之中。由於火星土壤含鐵量甚高，導致火星空氣中充斥著紅色塵埃，從地球上看去，猶如一片桔紅色的雲。

從軌道衛星的監測情況來看，火星地表上方30000到50000米內都覆蓋著大量粉塵。科學家們利用高解析度的模型發現火星沙塵暴的內部有一團厚厚的「沙塵袋」，這個「沙塵袋」可能在太陽光作用下加熱，引起周圍大氣層迅速升溫。然後因為熱氣帶著沙塵以極快的速度飛向天空，就像火箭升空一樣，因此科學家喜歡把這種沙塵暴稱作「火箭沙塵暴」。

「火箭沙塵暴」

這種迅速上升的沙塵團能夠以每秒超過10米的速度從近火星表面的地方升至離地面30或40千米的大氣層中，過程須耗費數個小時。這個速度要比地球上的典型沙塵暴每秒0.1米的速度快很多。由於沙塵顆粒一個緊挨著一個產生摩擦，「火箭沙塵暴」可能充滿靜電力，進而產生奇異的閃電球。

每年火星都會有幾場大的塵暴，然後擴展到像一個大洲面積大小的區域並持續數周。比年度塵暴規模更大的風暴一般較少發生，但是一旦發生，塵暴的規模是巨大且激烈的，比如席捲火星的全球性塵暴。火星全球性塵暴大概平均每3個火星年（5.5個地球年）發生一次。

1971年，抵達火星的第一顆人造衛星「水手」9號，在進入火星軌道後就發現火星上正在發生全球性的沙塵暴，火星表面70到80千米的高空被塵埃籠罩，根本無法觀測，塵暴持續了幾個月才結束。「勇氣」號與「機遇」號也在2007年遭遇了火星全球沙塵暴，太陽能電池陣發電量巨減，火星表面能見度較低，但它們最終還是度過了這段危險時期，在火星上頑強地生存了下來。

火星大型塵暴通常發生在南半球的夏季。和地球一樣，火星的季節是因為轉軸傾角產生的。但火星的軌道離心率為0.09，地球只有0.02，火星繞太陽的公轉軌道沒有地球那麼圓，因此當火星運行到軌道近日點前後時會明顯的變熱。而這個明顯變熱的季節正好是火星南半球夏季，此時太陽對火星表面的加熱作用比較大，熱空氣上升，塵埃揚起，塵暴開始形成，並且慢慢擴展。

沙塵的危害

像電影《火星救援》里那樣能夠讓航天員陷入險境的沙塵暴在火星上是不可能真實發生的。因為火星表面的大氣密度只有地球的百分之一，地球與火星沙塵暴最大的區別在於火星大氣壓很小，大氣層稀薄。所以即使以同樣的風速吹相同的物體，強度也是不同的。

2008年3月勇氣號拍到的火星上的龍捲風，相比較地球上的龍捲風，火星的龍捲風對地球人沒什麼破壞力

但是火星塵暴並不是無害的。

火星的沙塵粒子非常細小且帶有微靜電，它們會附在任何物體的表面，甚至鑽入機器設備內部，使機器發生故障無法正常運轉。所以，如何設計在火星上使用的機器設備，讓火星沙塵盡量不落在機器表面或進入內部，對工程師來說是個挑戰。沙塵對太陽能電池板同樣是個大問題，即使是非常小的沙塵暴，也可能捲起很多沙塵覆蓋在電池板上，沒有足夠的陽光直接照射到太陽能面板上，也就無法提供充足的電力。

如果遇到全球性塵暴，可能會產生一個問題：揚起的沙塵進入大氣會降低大氣透明度，到達火星地表的太陽光也會減少。當最強的全球性塵暴來臨時，在火星表面工作的漫遊車或著陸器等設備需靜靜等到塵暴結束，這既是為了節省電池電力，也是為了保護精密的儀器設備。當太陽輻射抵達火星表面後，會加熱火星表面的空氣，而遠離表面的空氣依舊較冷。冷熱兩種空氣在一起產生對流，較熱的空氣會帶著表面的沙塵揚起上升，這就引起了更大規模的塵暴。

希望機遇號能再次渡過難關

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