看火星尘埃雪崩如何重塑这颗星球的表面

导读：火星上影响天气的最大特征之一是灰尘。由于火星比地球小，它的重力较低，约是地球上重力强度的三分之一。

火星上影响天气的最大特征之一是灰尘。由于火星比地球小，它的重力较低，约是地球上重力强度的三分之一。并且火星还有一个稀薄的大气层，其密度仅为地球大气层的1%。综合来看，这两个事实意味着火星表面经历着快速的温度变化和大风，这些风将表面的小颗粒灰尘吹起并形成沙尘暴在各地区滚动，有时甚至横跨整个星球。

这意味着灰尘对火星环境有很大的影响，在某些情况下，严重到使冬天提前结束。更不用说对火星探险家的影响了，比如“机遇号”火星车，由于一场沙尘暴将灰尘吹到了它的太阳能电池板上使其无法为火星车的电池充电，其15年的任务就这样结束了。

但事实证明，灰尘不仅塑造了火星的天气--它也塑造了火星的表面。最近发表在《Journal of Geophysical Research: Planets》上的一项研究上发现，奇怪的尘埃雪崩可能跟一个关于霜冻的谜有关。

该研究使用了来自古老的火星奥德赛号任务的数据，这是一个早在2001年发射的轨道器，当时它拍摄了火星表面的图像。该轨道飞行器上有三个科学仪器，包括一个测量辐射的仪器、一个光谱仪和一个成像仪。该成像器可以用可见光和红外波长观察，它用这两种波长来拍摄表面图像。而这正是难题的开始。

隐形的霜

奥德赛号的可见光仪器拍摄的图像显示了火星表面斜坡上的霜，这些霜以蓝色的条纹出现。霜的存在本身是有道理的。当太阳在火星上落下时，那里变得极其寒冷，表面温度低至零下200华氏度。这种寒冷使得火星大气中大量存在的一定量的二氧化碳冻结成干冰。

然而当研究人员跟用红外线拍摄的图像进行比较时，他们看到了更多的这种冰霜分布在更大的区域。红外线图像可以显示热量，因为高温物体会释放出红外线能量。这意味着红外仪器也可以检测到寒冷，因为它可以看到红外能量释放较少的区域。在用红外线拍摄的同一火星斜坡的图像中，研究人员看到了散布在他们在可见光图像中看到的霜的斑块之外的寒冷斑块。

起初，他们认为这可能意味着在表面以下有霜。NASA喷气推进实验室参与这项研究的实习生Lucas Lange说道：“我们的第一个想法是冰可能被埋在那里。但这种解释并不符合他们对所观察的环境的了解。干冰在火星的两极附近非常多，但我们所寻找的是更接近火星赤道的地方，那里通常太热，不适合形成干冰霜。”

解开这个谜团

对此，研究人员认为，灰尘一定是跟冰霜混合在一起形成了“肮脏的冰霜”，它们在可见光波段不可能看到但在红外线下仍可以看到。研究论文作者之一、北亚利桑那大学的Chris Edwards表示，这是火星上一个不同于地球上任何东西的过程。他说道：“每次我们向火星派遣任务时，我们都会发现新的奇特过程。我们没有跟地球上的斜坡条纹一模一样的东西。你必须超越你在地球上的经验来理解火星。”

新的研究发现，当太阳在火星上升起时，由于大气层非常稀薄，干冰融化得非常快。冰块升华进而产生风，这些风有时则可以强到足以吹动表面的灰尘。在一个陡峭的斜坡上，这可能会引起尘埃雪崩。这种干冰在地表附近的存在有助于产生这些尘埃雪崩，从而形成从轨道上看到的引人注目的黑暗条纹。

而这种肮脏的冰霜也可以解释火星表面的一些戏剧性特征。在火星的一些斜坡上，你可以看到被称为斜坡条纹的黑线，它可以延伸到3300英尺长。研究人员怀疑这些条纹是由尘埃雪崩造成--因为尘埃是沿着斜坡移动的并在移动过程中暴露出下面颜色较深的岩石。因此，尘埃和霜冻的相互作用正在重塑火星的景观，这是我们在自己的星球上从未见过的方式。