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火星也有沙尘暴

来源: 湘潭廉政网 发布时间: 2020-08-12

7月23日12时41分,我国首次火星探测任务“天问一号”探测器,在海南文昌航天发射场点火升空。如一切顺利,它将在2021年初飞抵火星,在经过复杂的轨道调整后,着陆器将携火星车在预定地点登陆。人类自有能力以来,就努力探测和了解火星,希望将来能够到火星开发资源,或移居火星。既然这样,火星上的很多问题就成为了关注重点,火星沙尘暴问题便是其一。

火星上空气稀薄,它表面的平均大气压仅有600Pa,是地球海平面标准大气压(101kPa)的0.6%,怎么能刮起沙尘暴呢?

火星是一颗死亡了的星球。科学家们认为,大约30亿~40亿年前,火星也曾是一颗拥有浩瀚海洋、稠密大气、适合生命繁衍的星球。然而由于活跃的地质运动,火星内部的热量迅速失去,它的铁核凝固,磁场消失。本身质量小,又失去磁场保护,火星无法抵御太阳风的袭击,大气层被太阳风的带电粒子分解后再一点点吹走;气压的降低导致火星表面水分蒸发、分解,经过几十亿年,火星变成了一颗干燥的死亡星球。

正因为火星表面覆盖着薄薄的大气,大气层中又主要是二氧化碳这种温室气体,火星地表的热惯量就很低。阳光照射时,空气与土壤很容易被加热,而在阳光照射不到之处,热量流失也很快,昼夜温差常常高达50℃。巨大的温差直接导致的结果就是火星上的风速很快,环绕火星飞行的探测器有时能录得时速超过160公里的沙尘暴。

由于没有水,火星地表覆盖着许多细小的红色粉尘,当有时速超过112公里的风吹过时,地表的颗粒物会发生滚动弹跳,它们互相撞击,有一些被吹到空中,这就是地质学中的弹跳现象。

火星大气中悬浮着大量直径小于3微米的尘埃,它将火星的天空染成了红色。尽管大气稀薄,但火星的重力加速度也很低,这使得细小粉尘可以在静电力和范德华力的作用下长期悬浮在空中。而大风吹起的20微米左右的颗粒物也能在火星大气中悬浮几个月时间,并被气流带向四面八方蔓延开去,形成罕见的沙尘暴。

早在20世纪末,我国著名科幻作家郑文光就创作了一部中国人登上火星建基地的科幻著作——《战神的后裔》。让我们一起来感受作者笔下火星沙尘暴的震撼画面:它并不是一开始就显得惊心动魄的。最初是不起眼的。但是气象站还是明显地测到了大气的扰动,这有点儿像地球上的龙卷风,不过地球上的龙卷风倏地而来,倏地而去,迅疾得教你猝不及防。而在这儿,稀薄的空气的垂直上升是一个持久的过程,仿佛高空有一个硕大无比的抽气机,把火星表面晒热了的空气连同地表的黄尘一起吸到天上。

每年火星都会有几场大的沙尘暴,然后扩展到一个大洲面积大小的区域并持续数周。

关注“天问一号”的人们一定注意到了在火星车背部那四片硕大的太阳能电池板,它水平展开的样子像一对蝴蝶的翅膀,由此带来一个疑问:它能抵挡火星上那漫天的沙尘吗?

事实上,当“天问一号”探测器在火星表面着陆时,火星车太阳能电池板处于折叠的状态,这表明它的太阳能电池板并非像“机遇号”那样固定不动,它可以水平展开,也能像蝴蝶翅膀那样竖起或倾斜。这样,当太阳能电池组件上覆盖了灰尘之后,地面控制站的专家们不需要像NASA的科学家那样一边薅头发一边琢磨着怎么让火星车抖落尘土,只需轻轻立起帆板,就能将沙尘清除。“天问一号”火星车上除了搭载有地形相机和多光谱相机外,还安装了探地雷达、多组气象感应仪器、磁场探测以及火星表面成分探测仪,这些设备都有助于在漫天风沙中分析研究火星的气象和地质情况。

因此,即便是“天问一号”降落到火星沙尘暴肆虐的地区,我们相信它也有能力应对。“天问一号”这个来自中国的火星使者,将带来哪些发现,我们拭目以待。(张灵歆)


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