完美的火星风暴
2018/6/27 12:08:02 中科院物理所

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     这两天的火星上刮起了一场罕见的大风暴，这对科学家们研究火星天气是一个完美的的机会

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     火星上的大风暴

     在火星上观测到的有史以来最浓厚的风暴已经持续了一周半。虽然这场风暴使得机遇号停止了它进行的科研活动，但也同时给火星上的其它四个NASA火星探测器提供了一个研究这场风暴的机会。目前NASA有三个探测器在绕火星运行，它们都配备了特殊照相机以及其它研究大气的仪器。此外，好奇号探测器在盖尔陨坑中观测到了逐渐增多的尘土。

     对于研究火星，这场风暴是最为理想的一场。目前在火星上运行的探测器数量是史无前例的，它们每一个都可以为我们提供关于这场风暴形成及运作的独特视角。这些数据，对于我们以后在火星上执行的机器以及载人任务都是十分宝贵的。

    

     这一组动图来源于火星奥德赛号的照片，显现了火星上猛烈的沙尘暴，火星车的位置用图标标了出来。

     图片来源: NASA/JPL-Caltech/MSSS

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     尘土中的机遇

     沙尘暴是火星上的一种常见现象，在任何一个季节都可以发生。偶尔地，它们在几天之内会扩张成为一个地域性的风暴，有时还会继续扩大直至席卷整个星球。这些行星大小的风暴大约会每3～4火星年发生一次(也就是6～8地球年)，上一次是发生在2007年。这种风暴可以持续几周，最长的时候能持续几个月。

    

     这两张图片分别是好奇号于六月7日和10日拍下的，具体测量了盖尔陨坑的尘土量。由于这场大沙尘暴，尘土在三天之内有了显著的增长。图片中显示的是盖尔陨坑的西北边缘，由好奇号的桅杆相机拍下。

     Credits: NASA/JPL-Caltech/MSSS

     目前机遇号正在经历的这场风暴已经覆盖了3500万平方千米的火星表面——这大概是四分之一火星表面，并且它还在增长中。

     这些所有大大小小的沙尘暴都塑造了火星的地表。研究这些沙尘暴的物理特征对于我们理解古代以及现在的火星气候都是十分关键的。

     对这些大风暴的每一次观测为我们能模拟出这些事件提供了新的帮助，可能在未来的某一天我们得以预测它们，就像在地球上预测厄尔尼诺或者飓风的严重程度一样。

     火星上薄薄的大气使这些风暴和地球上遇见的那些完全不一样。即使暴风可以把沙尘一类的颗粒带上大气，但就算是火星表面最强烈的暴风也掀不翻一个探测器。

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     团结合作的火星探测器们

     NASA在火星上的探测器们经常互相帮助：轨道探测器常帮助火星车传输数据回地球；轨道探测器和火星车对火星的地貌提供不同的视角，使得它们的科学研究得以互补。

     火星侦察兵号轨道探测器是一个特殊的角色，它就像一个天气现象比如说风暴的提前警示系统。火星彩色成像机(Mars Color Imager)，也就是这个轨道探测器的广角照相机，为机遇号的团队对于这次的风暴提了一个醒。这个相机是马林空间科学系统(Malin Space Science Systems)建造并运作的，它每日生成可以跟踪风暴演化的火星全球地图，和卫星跟踪地球上飓风的方式不太一样。

     NASA的剩下两个探测器：2001火星奥德赛号以及MAVEN(火星大气挥发与演化项目Mars Atmosphere and Volatile Evolution)。奥德赛号有一个红外相机THEMIS(热辐射成像系统Thermal Emission Imaging System)可以测量它下方的尘土数量，MAVEN是为了研究上层大气运动以及气体向宇宙空间流失而设计的。

     当然，在火星地表上也在进行着科学研究。虽然好奇号处在火星与风暴增长相反的另一端，它已经可以开始测量灰尘的能见度了。幸运的是，好奇号的电池是核驱动的，也就是说它并不会遇见像拥有太阳能电池的机遇号那样失去太阳光照射就没电的情况。

     低血糖晕过去的机遇号?

    

     这个图表显示了机遇号获得的能量(单位watt-hours)是依靠于大气的能见度的(单位是tau)当tau的值(蓝色线)很高时，机遇号得到的能量(黄色线)就会降低。

     图片来源: NASA/JPL-Caltech/New Mexico Museum of Natural History

    

     这一组图模拟了从机遇号的视角看太阳在天空中逐渐被浓厚的沙尘挡住的景象，最右边的是好奇号现在通过这场风暴能看到的一切(黑)。

     图片来源: NASA/JPL-Caltech/TAMU

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     这会是我们所期待的风暴吗

     自2007年以来，火星科学家就一直在等待像这样的一个波及整个行星的风暴——严格意义上并不能叫做“全球”风暴，因为它并没有真正覆盖火星整个表面。1971年时，有一个风暴近乎于覆盖整个火星表面，只剩下塔尔西斯火山(Tharsis volcanoes)的峰顶孤零零地从尘埃中伸出。

     最近的这个风暴是在火星北半球最早观测到的风暴，但是还需要再等上几天才能知道它是否能席卷整个星球。如果可以，它将会我们提供一个了解火星天气的绝妙机会：四个火星探测器已经准备好进行任何可能的科学探测了。

    

     当风暴来临时火星车和轨道探测器们的详细分工。

     图片来源: NASA/JPL-Caltech

     参考文献：

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

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     编译：王晴

     校对：刘滨阳

     排版：王晴

     责任编辑：解仁江

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     来源：牧夫天文

     编辑：太阳骑士07

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