火星赤道附近发现水霜

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奥林巴斯火山的图片，它不仅是火星上最高的火山，也是整个太阳系中最高的火山。新的研究首次揭示了火星赤道附近的水霜。（图片来源：欧空局/德国航空航天中心/柏林FU）

据美国太空网（Robert Lea）：首次在火星赤道发现了水霜。在这颗红色星球的这个区域，相当于它的热带地区，以前人们认为霜冻是不可能存在的。

这一发现可能对模拟火星上存在的水以及水在这颗红色星球的大气层和表面之间的交换至关重要。这对未来载人火星探测至关重要。

欧洲航天局（ESA）的两艘航天器看到了水霜，首先是2016年抵达火星的ExoMars微量气体轨道飞行器（TGO），然后是自2003年以来一直在轨道上探索这颗红色星球的火星快车任务。

霜位于塔尔西斯地区，这是火星上最大的火山区，有12座大型火山。其中包括奥林巴斯火山，它不仅是火星上最高的火山，也是太阳系最高峰，高18.6英里（29.9公里），约为地球上最高的山峰珠穆朗玛峰的2.5倍。

Adomas Valantinas在瑞士伯尔尼大学读博士时发现了火星上的“禁霜”。

现任布朗大学博士后研究员的瓦兰蒂纳斯在一份声明中说：“我们认为火星赤道周围不可能形成霜冻，因为阳光和稀薄大气的混合使火星表面和山顶的温度相对较高，不像我们在地球上看到的那样，在那里你可能会看到霜冻的山峰。”。“它在这里的存在令人兴奋，并暗示着有特殊的过程在起作用，使霜冻得以形成。”



Olympus Mons的侧面视图显示了一大片薄冰（图片来源：欧空局/德国航空航天中心/柏林FU）

这些霜冻在日出前后仅出现几个小时，然后随着阳光照射在这颗红色星球的赤道上而蒸发。霜也非常薄，厚度相当于人的头发（约百分之一毫米）厚。然而，尽管如此，霜冻覆盖了每座火山的大片区域，其含水量可以填满大约60个奥运会游泳池，接近2940万加仑（1.11亿升）的水。

这些水每天都在火星表面和大气层之间不断交换，在这颗红色星球的寒冷季节，这一时间约为24个半小时。

塔尔西斯地区是几座巨大火山的家园，这些火山高耸在环绕它们的红色星球赤道平原上。除了奥林匹斯山，这些山峰还包括被称为阿斯克雷乌斯、阿尔西亚山和帕沃尼斯的塔尔西斯-蒙特斯火山，后者的高度约为珠穆朗玛峰。



奥林巴斯火山，不仅是火星上最高的火山，也是整个太阳系中最高的火山。它是在清晨（当地太阳时间上午7:20，LST）由欧空局火星快车上的立体相机拍摄的，并作为新研究的一部分，首次揭示了火星赤道附近的水霜（图片来源：欧空局/德国航天中心/柏林富联）

在奥林巴斯的塔尔西斯火山、阿尔西亚-阿斯克雷乌斯-蒙斯火山和Ceraunius Tholus火山上发现了霜冻。

每一座火山的顶峰都有被称为“破火山口”的深深凹陷，这些凹陷是在喷发过程中形成的岩浆室。该团队认为，塔尔西斯地区上空奇怪的空气循环方式与火山口形成了一种小气候，这种小气候与火山所在的更广泛的气候不同。正是这些小气候使得霜冻斑块得以形成。

TGO彩色和立体表面成像系统（CaSSIS）的首席研究员、伯尔尼大学的研究员尼古拉斯·托马斯在一份声明中说：“风沿着山坡向上移动，将相对潮湿的空气从地表附近带到更高的高度，在那里凝结并凝结成霜。”。“事实上，我们在地球和火星其他地区看到了这种情况，同样的现象也导致了季节性的火星阿尔西亚山细长云。”

托马斯补充说，研究小组在火星火山顶上看到的霜冻似乎沉积在破火山口的阴影区域，尤其是在温度较低的区域。



Ceraunius Tholus火山的破火山口底部结霜。这些框架显示了（A）美国国家航空航天局火星勘测轨道飞行器上下文相机拍摄的Ceraunius Tholus的视图，CaSSIS在清晨的观测覆盖在蓝色的矩形内。此矩形在第（B）帧中显示为特写。在第（C）帧中显示了白色矩形，该矩形标记了放大后的图像。破火山口底部有霜，但破火山口边缘没有。（D） 显示了在一天中的不同时间采集的相同区域的SSIS图像，其中霜冻消失。（图片来源：欧空局/德国航空航天中心/柏林FU）

Adomas解释说，火星赤道上的这场霜冻直到现在都没有被探测到，这有几个原因。

“首先，我们需要一个轨道，让我们能够在清晨观测位置。虽然欧空局的两个火星轨道飞行器——火星快车和TGO——都有这样的轨道，可以在一天中的任何时候进行观测，但其他机构的许多轨道都与太阳同步，只能在下午进行观测，”Adomas说。“其次，霜冻沉积与较冷的火星季节有关，这使得发现霜冻的窗口更加狭窄。”

这意味着要发现短暂的霜冻，团队必须知道在哪里以及何时寻找，否则他们必须非常幸运。

Adomas补充道：“我们碰巧在赤道附近寻找霜冻进行其他研究，但没想到会在火星的火山顶部看到！”。

ExoMars TGO和Mars Express的欧空局项目科学家科林·威尔逊表示：“在火星表面发现水总是令人兴奋的，无论是出于科学兴趣，还是对人类和机器人探索的影响。”。“即便如此，这一发现还是特别令人着迷。”

Wilson补充道，火星的低气压在这颗红色星球上造成了一种陌生的情况，这意味着火星的山顶通常并不比平原冷。尽管如此，这项研究表明，吹上山坡的潮湿空气仍然可以凝结成霜，托马斯称之为“明显类似地球的现象”

托马斯总结道：“由于欧空局火星轨道飞行器和额外建模的成功合作，这一发现成为可能。”。“准确了解地球和火星上哪些现象相同或不同，真正考验并提高了我们对不仅在我们的母星上，而且在宇宙其他地方发生的基本过程的理解。”

该团队的研究于周一（6月10日）发表在《自然地球科学》杂志上。