第1个回答 2022-05-28
2018年夏季的全球火星沙尘暴提供了前所未有的学习机会。人类首次拥有了8艘绕火星运行或在火星表面漫游的航天器。这是有史以来最大规模的机器人探险家观察到全球沙尘暴的爆发。
世界各地的科学家仍在分析大量的数据，但初步报告包括关于大规模沙尘暴可能如何影响古代火星水、风和气候，以及它们如何影响未来天气和太阳能的见解。
“好奇”号的桅杆相机在火星上的SOL2075和SOL2170之间拍摄的照片显示了正在推进的沙尘暴，拍摄于2018年6月8日至2018年9月13日之间。
火星沙尘暴很常见，特别是在火星南半球的春季和夏季。它们往往持续几天，可以覆盖地球上与美国大小相当的地区。但是环绕行星的沙尘暴是不可预测的，有时会持续几个月。为什么呢？
来自美国宇航局戈达德太空飞行中心(Goddard Space Flight Center)的大气科学家斯科特·古泽维奇(Scott Guzewich)，也是美国宇航局沙尘暴调查的首席研究员。他说：“我们仍然不知道是什么驱动了这种变化，但2018年的风暴提供了另一个数据点。”
美国宇航局第一次看到一场火星全球沙尘暴是在1971年，当时的水手9号飞船--第一个绕另一颗行星运行的太空船，到达了一个被灰尘吞没的红色行星。自那以后，我们在1977年、1982年、1994年、2001年、2007年和2018年目睹了火星全球风暴。
在最近的火星全球沙尘暴期间，我们从太空和地面看到了三件事，它们帮助解决了一些悬而未决的问题，并暴露了新的问题：
氢原子从火星的上层大气中逸出，而含有重氢(氘)的水仍然被困在火星上。氢的外逃帮助火星从45亿年前的潮湿星球变成了今天的干旱世界。
全球沙尘暴会把火星的水吹走吗？
科学家们发现了大量的证据，证明火星在数十亿年前就有河流、湖泊甚至海洋。干涸的河床、古老的海岸线和含盐的表面化学都是线索。但是为什么大部分的水都消失了呢？它们是如何消失的呢？美国航天局戈达德的火星水专家杰罗尼莫·维拉纽瓦（Geronimo Villanueva）认为火星全球沙尘暴可能会给我们一个解释。
维拉纽瓦与欧空局(European Space Agency)和俄罗斯航天局(Roscosmos Space Agency)的同事合作，证实了强大的全球沙尘暴似乎将水汽从火星表面上方20公里的典型高度上升到至少80公里的更高海拔。美国宇航局的火星勘测轨道飞行器在2007年也观察到了类似的现象。
通过将水注入高层大气，火星全球沙尘暴可能会干扰火星的水循环，阻止水的凝结和回落到地表。在地球上，水以雨雪的形式落下。同样的过程可能存在于数十亿年前的火星上。
维拉纽瓦和他的同事推测，在更高的高度，火星的大气特别稀薄，太阳辐射可以很容易地穿透水分子，并将它们的组成元素吹入太空。维拉纽瓦在他的职业生涯中一直在拼凑火星上的水的 历史 ，他认为：当把水带到大气层的较高部分时，它更容易被吹走。
2019年4月10日，维拉纽瓦和他的同事在同行评审的“自然”杂志上报道，他们发现了利用火星上的外火星跟踪气体轨道飞行器发现了水蒸气消退的证据。轨道飞行器测量了2018年风暴前后不同高度的水分子。科学家们第一次看到，所有类型的水分子(有轻有重)都到达了高层大气的“逃逸区域”，这是对水如何从火星上消失的一个重要洞察。现在，维拉纽瓦说，科学家们将不得不在他们的预测中考虑到这一新的信息，即古代火星上有多少水流动，以及它需要多长时间才能消失。
火星的表面被这个星球的风不断移动的沙子所覆盖。这创造了一个不断演变的沙漠景观与多样化的沙丘。火星上到处都是松散的沙丘，高度从几米到比地球上一些最高的摩天大楼还要高。美国国家航空和宇宙航行局火星勘测轨道飞行器上的高解析度成像科学设备（HiRISE）仪器拍摄的图像，使科学家能够以前所未有的详细程度研究火星的沙丘。从轨道上获取的增强色图像揭示了它们的形状、组成和随时间推移的运动特征，为了解火星的动态大气和当前气候提供了线索。
火星全球沙尘暴似乎没有显著改变火星沙丘的形状
对于跟踪沙丘在地表移动距离的科学家来说，火星全球沙尘暴为他们调查这颗红色星球上的风向提供了关键的证据。科学家曾经认为，只有全球沙尘暴期间的强风才能移动火星上大面积的沙丘，因为火星的超薄大气层让每小时160公里每小时的风感觉像是微风。然而，几十年来，来自轨道飞行器和登陆器的图像显示，火星上的沙子一直在移动，这意味着它不需要强烈的阵风就能移动。这对研究人员来说是个惊喜。
现在科学家们终于可以通过NASA的“好奇号”探测器从地面观测到一场火星全球沙尘暴，他们注意到了火星风的另一个令人惊讶的特征：强风似乎并不比正常情况下移动更多的沙子。来自约翰霍普金斯大学(Johns Hopkins University)的玛丽亚·贝克(MariahBaker)，她帮助跟踪火星沙纹的变化。她认为这增加了火星上风是如何活动的整个谜团。
对整个火星正在进行的分析将揭示“好奇”号所在的盖尔陨石坑是否独一无二。此外，科学家指出，盖尔陨石坑内的风可能表现不同。
如果在风暴期间火星上的沙丘没有移动太多，那可能有一个很好的理由：在大气中旋转尘埃的风可能和表面上的风不是一回事。
一些科学家认为，当灰尘在火星全球风暴中被带到大气中，阻止阳光到达地面时，它会关闭靠近地面的风力产生过程，而在正常情况下，这种过程是由空气和地面之间的温度波动引起的。
不管是什么原因，了解今天沙丘的行为有助于我们揭示火星的古老气候。
我们可以看看地面上的风状砂岩，看看现在正在移动的沙丘，这说明了几十亿年前这些沙丘在移动时的状况，现在又被固定在岩石记录中时，这里的情况又是怎样的呢？
2017年，美国宇航局“好奇号”火星探测器上的导航摄像头观测到了几股旋风，这些旋风携带着火星尘埃横穿盖尔陨石坑。沙尘暴是由于阳光使地面变暖，促使空气对流上升而产生的。
尘旋风是一种旋转的空气和尘埃，在火星上很常见。当表面的热空气上升时，它们就形成了，形成了一股形成旋风的气流。这些旋风在清理太阳能航天器面板上的灰尘时很有用。因此，了解它们发生的频率是很重要的。
古泽维奇说，了解火星全球风暴对尘旋风的影响对于计划如何在未来的火星任务中为设备提供动力非常重要。