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完美的火星風暴

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這兩天的火星上颳起了一場罕見的大風暴,這對科學家們研究火星天氣是一個完美的的機會

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火星上的大風暴

在火星上觀測到的有史以來最濃厚的風暴已經持續了一周半。雖然這場風暴使得機遇號停止了它進行的科研活動,但也同時給火星上的其它四個NASA火星探測器提供了一個研究這場風暴的機會。目前NASA有三個探測器在繞火星運行,它們都配備了特殊照相機以及其它研究大氣的儀器。此外,好奇號探測器在蓋爾隕坑中觀測到了逐漸增多的塵土。

對於研究火星,這場風暴是最為理想的一場。目前在火星上運行的探測器數量是史無前例的,它們每一個都可以為我們提供關於這場風暴形成及運作的獨特視角。這些數據,對於我們以後在火星上執行的機器以及載人任務都是十分寶貴的。

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這一組動圖來源於火星奧德賽號的照片,顯現了火星上猛烈的沙塵暴,火星車的位置用圖標標了出來。

圖片來源: NASA/JPL-Caltech/MSSS

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塵土中的機遇

沙塵暴是火星上的一種常見現象,在任何一個季節都可以發生。偶爾地,它們在幾天之內會擴張成為一個地域性的風暴,有時還會繼續擴大直至席捲整個星球。這些行星大小的風暴大約會每3~4火星年發生一次(也就是6~8地球年),上一次是發生在2007年。這種風暴可以持續幾周,最長的時候能持續幾個月。

這兩張圖片分別是好奇號於六月7日和10日拍下的,具體測量了蓋爾隕坑的塵土量。由於這場大沙塵暴,塵土在三天之內有了顯著的增長。圖片中顯示的是蓋爾隕坑的西北邊緣,由好奇號的桅杆相機拍下。

Credits: NASA/JPL-Caltech/MSSS

目前機遇號正在經歷的這場風暴已經覆蓋了3500萬平方千米的火星表面——這大概是四分之一火星表面,並且它還在增長中。

這些所有大大小小的沙塵暴都塑造了火星的地表。研究這些沙塵暴的物理特徵對於我們理解古代以及現在的火星氣候都是十分關鍵的。

對這些大風暴的每一次觀測為我們能模擬出這些事件提供了新的幫助,可能在未來的某一天我們得以預測它們,就像在地球上預測厄爾尼諾或者颶風的嚴重程度一樣。

火星上薄薄的大氣使這些風暴和地球上遇見的那些完全不一樣。即使暴風可以把沙塵一類的顆粒帶上大氣,但就算是火星表面最強烈的暴風也掀不翻一個探測器。

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團結合作的火星探測器們

NASA在火星上的探測器們經常互相幫助:軌道探測器常幫助火星車傳輸數據回地球;軌道探測器和火星車對火星的地貌提供不同的視角,使得它們的科學研究得以互補。

火星偵察兵號軌道探測器是一個特殊的角色,它就像一個天氣現象比如說風暴的提前警示系統。火星彩色成像機(Mars Color Imager),也就是這個軌道探測器的廣角照相機,為機遇號的團隊對於這次的風暴提了一個醒。這個相機是馬林空間科學系統(Malin Space Science Systems)建造並運作的,它每日生成可以跟蹤風暴演化的火星全球地圖,和衛星跟蹤地球上颶風的方式不太一樣。

NASA的剩下兩個探測器:2001火星奧德賽號以及MAVEN(火星大氣揮發與演化項目Mars Atmosphere and Volatile Evolution)。奧德賽號有一個紅外相機THEMIS(熱輻射成像系統Thermal Emission Imaging System)可以測量它下方的塵土數量,MAVEN是為了研究上層大氣運動以及氣體向宇宙空間流失而設計的。

當然,在火星地表上也在進行著科學研究。雖然好奇號處在火星與風暴增長相反的另一端,它已經可以開始測量灰塵的能見度了。幸運的是,好奇號的電池是核驅動的,也就是說它並不會遇見像擁有太陽能電池的機遇號那樣失去太陽光照射就沒電的情況。

低血糖暈過去的機遇號

這個圖表顯示了機遇號獲得的能量(單位watt-hours)是依靠於大氣的能見度的(單位是tau)當tau的值(藍色線)很高時,機遇號得到的能量(黃色線)就會降低。

圖片來源: NASA/JPL-Caltech/New Mexico Museum of Natural History

這一組圖模擬了從機遇號的視角看太陽在天空中逐漸被濃厚的沙塵擋住的景象,最右邊的是好奇號現在通過這場風暴能看到的一切(黑)。

圖片來源: NASA/JPL-Caltech/TAMU

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這會是我們所期待的風暴嗎

自2007年以來,火星科學家就一直在等待像這樣的一個波及整個行星的風暴——嚴格意義上並不能叫做「全球」風暴,因為它並沒有真正覆蓋火星整個表面。1971年時,有一個風暴近乎於覆蓋整個火星表面,只剩下塔爾西斯火山(Tharsis volcanoes)的峰頂孤零零地從塵埃中伸出。

最近的這個風暴是在火星北半球最早觀測到的風暴,但是還需要再等上幾天才能知道它是否能席捲整個星球。如果可以,它將會我們提供一個了解火星天氣的絕妙機會:四個火星探測器已經準備好進行任何可能的科學探測了。

當風暴來臨時火星車和軌道探測器們的詳細分工。

圖片來源: NASA/JPL-Caltech

參考文獻:

https://www.nasa.gov/feature/jpl/nasa-encounters-the-perfect-storm-for-science

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編譯:王晴

校對:劉濱陽

排版:王晴

責任編輯:解仁江

牧夫新媒體編輯部

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微信號:astronomycn

銀河系中心的黑洞

圖片來源:NASA/Chandra X-Ray Observatory

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