春风轻拂——我们常用类似的词语形容地球上气候温和的春季。然而,在遥远的火星上,春天的到来却呈现出另一番景象——冰川崩裂如惊雷,气态喷泉冲破地表,沙尘风暴裹挟霜雪起舞,这颗红色星球用最激烈的方式宣告着季节更迭的序章。

2024年11月12日,火星北半球结束一轮四季循环,迎来了新的春天。借助于NASA的火星勘测轨道飞行器(Mars Reconnaissance Orbiter,简称MRO)在过去近20年里对火星的持续观测,我们得以一窥截然不同的火星春季。

悬崖上的雪崩


2015年,火星勘测轨道飞行器上的高分辨率成像科学实验照相机(HiRISE)记录到一个偶然瞬间,一块长约20米的二氧化碳霜冻正从悬崖上坠落。

类似的“雪崩”现象在火星的春季很常见。火星上的冰以干冰为主,也就是固态的二氧化碳。随着春季温度升高,火星上的冰会直接从固态变成气态,从而导致冰层崩裂。

二氧化碳喷泉的“咆哮”


比雪崩更壮观的,是火星的二氧化碳间歇泉。

当阳光照射到火星表面的干冰时,光线会穿透冰层,加热下方的地面,导致冰层底部的干冰从固态升华为气态。不断聚积的二氧化碳气体最终会形成爆炸性的喷泉,裹挟着沙土喷涌而出在火星表面形成黑色的扇形痕迹。

不过,要观赏更为壮观的喷泉景观,就得前往火星南半球,在那有规模更大的间歇泉。2025年12月,随着火星南半球春季的到来,它们也将进入活跃期。


当二氧化碳间歇泉周围的干冰在夏季全部消融之后,火星独特的“蜘蛛地貌”便显露真容。

“蜘蛛地貌”由放射状沟壑构成,从太空俯瞰,它们就像巨大的蜘蛛。有些“蜘蛛”直径超过一公里,拥有数百条“腿”,而且通常成群出现。

目前,“蜘蛛地貌”的形成机制尚未被完全揭示,但NASA科学家最近通过模拟火星的温度和压力成功重现了其形成过程。

冰冠上的螺旋“雕刻”


随着春季的到来,火星开始强风劲吹。在长期的风蚀作用下,火星北极的永久冰盖被雕琢出独特的螺旋图案。

螺旋图案中的深色部分实际上是深邃的峡谷,露出了下方红色表面。在火星全球探勘者号的照片中,冰盖中心右侧的博雷阿莱峡谷(Chasma Boreale)尤为壮观,长约450公里,最深处则达到2公里。

流浪的沙丘


火星春季的强风在塑造北极冰冠峡谷的同时,也在重塑火星上的沙丘。与地球上的沙丘类似,在风的作用下,沙丘一侧的沙子堆积,而另一侧的则被吹散,日积月累,沙丘也随之逐渐移动。

但在冬季,二氧化碳霜冻会沉积在火星沙丘的顶部,将它们“冻结”在原地。而当春季温度升高、干冰融化时,这些沙丘则会在风的作用下再次开始迁移。

编译:刘允

策划:刘颖 张超 李培元 杨柳

审核:刘勇 中国科学院国家空间科学中心研究员

中国航天科普大使

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