當夜晚降臨火星時，驟降的氣溫可能導致比研究人員之前認為的在這顆紅色星球上可能出現更糟糕的天氣。根據一項新的研究，暴風雪可能會伴隨著狂風出現，這可能會給前往這顆星球的任務帶來問題。
這項分析顛覆了研究人員之前關於火星雪從天空中緩慢而溫和地飄落的假設。掌握這顆星球的天氣對於未來的探索任務至關重要。但它也可能有助於解釋火星是如何失去大量的水，以及剩餘的水可能會發生什麼。這項研究於8月21日發表在《自然-地球科學》雜誌上，透過首次詳細瞭解這顆紅色星球雲層中水分的變化，使研究人員更接近找到答案。
這項新工作結合了三種廣泛使用的計算機模型，使研究小組能夠模擬大規模的全球氣候，計算空氣湍流，甚至對火星進行區域性天氣預測。此前，研究人員一次只使用一個模型。巴黎皮埃爾和瑪麗·居里大學的行星科學家、主要研究作者艾默裡克·斯皮加說，當科學家只使用全球氣候模型時，他們可以預測雲可能在哪裡，但他們不瞭解雲內的動態。“這就是之前沒有發現這些暴風雪的原因。”
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對於這顆紅色星球來說，雪並不新鮮——其兩極有冰蓋。但到目前為止，火星天氣中雲，包括降雪的重要性，一直未引起關注。加利福尼亞州帕薩迪納市美國宇航局噴氣推進實驗室的行星科學家保羅·海恩說，使用多種模型是模擬火星天氣的一種巧妙方法，他沒有參與這項研究。“這有點像俄羅斯套娃，每個解析度更高的模型都巢狀在另一個模型中，”他說。
快速下降
白天，位於行星表面上方約 10-20 公里的冰雲吸收陽光，有助於保持大氣溫暖和穩定。但斯皮加和他的同事發現，當太陽落山時，雲層內部的溫度會迅速冷卻，每小時下降 4 開爾文。
他們的模型顯示，寒冷的下降氣團與從地表升起的熱空氣混合。到當地時間凌晨 2 點左右，強大的風柱達到每秒 10 米的速度。下降的風帶來類似雪的冰粒子。
來自美國國家航空航天局鳳凰號著陸器的早期資料首次在 2008 年發現紅色星球兩極附近似乎有雪降落。研究人員估計，冰粒子需要 4 個小時才能下降 1-2 公里，然後消散在大氣中。但斯皮加和他的同事發現，這些微小的冰粒子（大約只有雨滴的千分之一大小）只需要 5-10 分鐘即可下降 1-2 公里。
研究人員的模擬還揭示了行星兩極附近雲層中水蒸氣的一些向上釋放。然而，研究小組指出，他們不知道大氣混合模式是否有利於水向火星大氣層更高處（可能會在那裡流失到太空）或向地面的淨移動。
成功著陸
科羅拉多大學博爾德分校研究火星高層大氣的行星科學家邁克·查芬說，如果這種相對低層的大氣混合將水推向大氣層更高處，這可以解釋這顆紅色星球是如何失去大量水的。
“我們越來越明白，火星的大氣層在垂直方向上以我們意想不到的方式連線在一起，”查芬說。
瞭解這顆行星大氣層的動態將有助於消除未來火星任務的意外。斯皮加說，雖然這些暴風雪中的風速在地球上會被認為是中等程度（它們不足以使商業航班停飛），但紅色星球稀薄的大氣會加劇風的湍流。
當機器人探測器或人類宇航員試圖在火星上著陸並在地表執行任務時，這可能會引發問題。“每當美國國家航空航天局向火星發射新的著陸器或探測器時，這些航天器的著陸始終是一個非常危險的過程，”斯皮加說。
本文經許可轉載，並於 2017 年 8 月 21 日首次發表。