还记得火星沙尘暴吗？那么火星尘埃来自哪里？

欧空局“火星快车”号火星快车上的高分辨率立体相机在火星北极冰盖附近拍摄到了这张令人印象深刻的上升流的尘埃云——在画面的右半部分可以看到。这是近几个月在这颗红色行星上观测到的几次小规模沙尘暴之一。目前这颗行星正在经历一个特别强烈的沙尘暴季节。后面一场大得多的风暴在向西南方向出现，在数周内发展成一场全球性的、环绕地球的沙尘暴。这一重大事件的强度意味着从太阳到达火星表面的光线非常微弱，这是一种极端的情况，美国宇航局15年的“机遇号”探测器一直无法给它的电池充电，它一直处于休眠状态。

图片：ESA/DLR/FU Berlin, CC BY-SA 3.0 IGO

火星上的沙尘暴经常发生在南半球的夏季，因为火星在其椭圆轨道上靠近太阳。增强的太阳光照会导致更强烈的温度对比，由此产生的空气运动更容易将尘埃颗粒从表面带走——其中一些尘埃颗粒的大小高达0.01毫米。火星沙尘暴给人的印象非常深刻，无论是在视觉上还是在全球罕见事件的强度和持续时间上都是如此，但与地球上的飓风相比，它们通常都要弱一些。火星的大气压力要低得多——地球表面的大气压力不到地球的百分之一——而且火星的风暴的风速还不到地球上典型风速的一半。

目前的风暴由5架欧洲航天局和美国宇航局的轨道飞行器监测，而美国宇航局的“好奇号”探测车一直在地面上观测，这多亏了它的核动力电池。了解更多关于全球风暴如何形成和演变的信息，对于未来的火星太阳能任务至关重要。这张彩色图像是利用nadir通道(视场垂直于火星表面)和高分辨率立体摄像机的彩色通道生成的。地面分辨率大约是16米/像素，图像是集中在78°N / 106°E。科学家们发现，覆盖在火星表面大部分地方的尘埃，主要来自火星赤道附近一个1000公里长的地质构造。发表在《自然通讯》(Nature Communications)上的一项研究发现，火星大气中的尘埃与火星表面特征(被称为Medusae Fossae组)之间存在一种化学匹配。

在火星上的水母形成的一部分，显示了数十亿年的侵蚀作用，这张照片是由火星勘测轨道飞行器上的高分辨率成像科学实验(HiRISE)相机拍摄的。图片： NASA/JPL/University of Arizona

约翰·霍普金斯大学地球与行星科学助理教授、论文合著者凯文·刘易斯说：如果不是因为这个巨大的矿床，火星就不会有这么大的尘埃了，这个矿床随着时间的推移逐渐侵蚀并污染了地球。在电影《火星救援》(the Martian)中，一场沙尘暴引发了一系列事件，使演员马特达蒙(Matt Damon)饰演的一名宇航员陷入困境。就像电影里一样，火星上的尘埃给真正的任务带来了问题，包括“勇气号”火星探测车。这种粉状物质可以进入昂贵的仪器，也可以用来制造电力设备所需的不知名的太阳能电池板。在地球上，尘埃与柔软的岩石形成物被自然力量(包括风、水、冰川、火山和流星撞击)分开。然而，在超过40亿年的时间里，水流和移动的冰川很可能对火星上的全球尘埃库做出了很小的贡献。

虽然流星环形山是第四颗来自太阳的行星上的一个共同特征，但撞击产生的碎片通常比构成火星尘埃的微粒要大。火星如何让这么多灰尘,因为这些流程都活跃在火星上吗？尽管这些因素可能发挥了作用在过去，别的负责尘埃围绕火星现在的大片地区。Ojha和科学小组观察了尘埃的化学成分。地球上相距遥远的着陆器和漫游者都报告了令人惊讶的关于尘埃的相似数据，地球上任何地方的尘埃都富含硫和氯，它们的硫与氯的比例非常明显。还研究了探测器“奥德赛”(Mars Odyssey)捕捉到的数据。自2001年以来，“奥德赛”号一直围绕火星运行。Ojha和他的同事能够确定MFF区域含有丰富的硫和氯，以及与火星尘埃中硫和氯的比例相匹配。

早期的发现表明MFF有火山起源。曾经是美国大陆面积的50%，现在被风侵蚀了，只留下了大约20%的区域。然而，它是太阳系中已知的最大的火山矿床。被称为yardangs的风雕脊是侵蚀的残余。通过计算过去30亿年间MFF的消失量，科学家们可以估算出火星上目前的尘埃量，足以形成2到12米厚的全球层。尘埃颗粒也可以通过吸收太阳辐射来影响火星气候，导致地表温度降低，大气温度升高。这种温度对比可以产生更强的风，导致更多的尘埃从表面被带走。虽然季节性沙尘暴每隔火星一年发生一次(相当于地球一年的两倍)，但全球沙尘暴每隔10年左右就会形成一次，它可能只是解释了火星如何达到目前状态的一个重要部分。

博科园-科学科普｜参考期刊：Nature Communications｜研究/来自：约翰霍普金斯大学，欧洲航天局

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