火星全球沙塵暴使到火星南半球的冬季提前結束


2018年席捲火星的沙塵暴摧毀火星南極周圍的冷空氣漩渦,並南半球帶來了早春。相比之下,風暴僅對北半球的極地渦旋(vortex)造成輕微扭曲,並沒有劇烈的季節性變化。

在2018年6月初的兩週內,局部沙塵暴合併並蔓延,形成了幾乎覆蓋整個火星表面,難以穿透的塵埃毯。這場全球沙塵暴與火星的春分點日期吻合,一直持續到9月中旬,對美國太空總署用太陽能發電的機遇號(Opportunity)火星車產生致命的威脅。

來自英國公開大學(Open University)的保羅·史絶特(Paul Streeter)博士、美國太空總署和俄羅斯科學院的研究團隊,通過將火星全球氣候模型的數據與來自歐洲太空總暑局的火星探測計劃(火星宇宙生物學 Exobiology on Mars,簡稱 ExoMars )微量氣體任務衛星和美國太空總署火星偵察軌道器(Mars Reconnaissance Orbiter)的觀測結果相結合,研究了該事件對火星大氣的影響偵察軌道飛行器任務。

史絶特博士說:「這是研究全球沙塵暴如何影響火星兩極大氣的絕佳機會,火星兩極在冬季受到強大的氣流包圍。自從 2007年上一次全球風暴以來,一些新的任務和儀器已經到達火星軌道,因此2018年的事件是至今為止觀察到最多的沙塵暴。」

先前的研究顯示,大氣中的高濃度灰塵會對極地溫度和風產生重大影響。冬季極地的渦旋還會影響溫度以及空氣、灰塵、水和化學物質的運輸,因此它們的破壞可能意味著火星大氣發生重大變化。

研究小組發現,2018年的風暴在每個半球都產生截然不同的影響。在渦旋幾乎被摧毀的南極,氣溫上升,風速急劇下降。雖然由於春天的到來,漩渦可能已經開始衰減,但沙塵暴似乎對提前結束冬季產生決定性的影響。

北極渦旋,相比之下,保持穩定和秋季的開始按通常的模式。然而,通常橢圓形的北方渦旋受到風暴改變,變得更加對稱。研究人員將它與大氣中的高塵埃含量聯繫起來,抑制由北半球極端地形引起的大氣波,北半球的火山高出珠穆朗瑪峰的兩倍,隕石坑的深度與陸地山脈一樣深。

史絶特博士補充說:「由於渦旋減弱,春分時的全球沙塵暴可能會增強向南極的運輸,而更強大的北方渦旋繼續充當有效屏障。如果全球沙塵暴的這種模式在整個過程中持續存在數千年來,火星保持這種特殊的軸向傾斜,這對塵埃如何沉積在北極和南極以及我們對地球氣候歷史的理解都有影響。」

【圖:美國太空總署;文:節譯自物理學機構網頁】

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