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火星北極區的夏至景觀

來自歐洲太空總署(ESA)火星特快車號(Mars Express)的影像,顯示了夏至時節的火星北極狀況:所有的二氧化碳乾冰消失,只留下由水冰構成的明亮極冠(polar cap)。

這張照片是火星特快車號太空船上的高解析立體相機(High-Resolution Stereo Camera)在2010年5月17日拍攝的,目標是火星北極的某個區域,如下圖所示,當天恰好是火星的夏至,北半球晝最長之日,夏至後的火星北半球便進入夏季。

A wider contextual image of the region surrounding the north pole of Mars. Credits: NASA MGS MOLA Science Team

火星極冠上的冰盾在冬天至春天期間,被厚厚的水冰和二氧化碳乾冰覆蓋,但到了夏天,這些乾冰都因氣溫升高而昇華到火星大氣中,僅餘水還維持在冰的狀 態;在影像中,亮白色的區域就是被水冰覆蓋之所在。偶然狀況下,也會有大量水蒸氣突然釋放到大氣中。極冠周圍被一個巨大的丘嶺包圍(下圖標示為3的方框 內),有些地方甚至向南延伸600公里遠。

火星兩極的冰層隨季節改變的現象相當明顯。在冬季時,部分大氣凝結成霜或雪變成極冠的一部分,可延伸到北緯45度左右,厚可達1米。另一個現象發生在 彎曲、縐折的陡坡,例如在這張影像左側的Rupes Tenuis斜坡(Rupes Tenuis slope),在春季時,凍結的乾冰被水凝固而成的霜覆蓋,但在某些特殊時刻,風會將厚僅幾毫米的霜吹走,讓下方的乾冰顯露出來。這些過程可能導致極冠水 冰累積量產生變化,因此是火星上有動態水循環的證據。

Chasma Boreale (box 1). Dark and light-toned deposits (box 2) deposits can be seen in a fine and regular covering. The northern polar ice cap is surrounded by a large dune field (box 3). Credits: ESA/DLR/FU Berlin (G. Neukum)   這張影像中其他值得注意的特徵還包含北極峽谷(Chasma Boreale canyon,左圖標示為1的方框內),這是片有著彩色沈積層的巨大丘嶺。北極峽谷約2公里深、580公里長、100公里寬。峽谷岩壁可清楚看到各種沈積 層堆疊出的岩層;峽谷底部岩床上則可見隕石坑,有些坑洞被砂石嚴重覆蓋,有些則部分露出。

  深淺不同色調的沈積層交錯的相當規律,顯示不同季節的不同沈積狀況(左圖標示為2的方框內)。深色沈積物一般是春季沙塵暴時被風帶來的沈積物。

科學家近期打算利用火星特快車號上的雷達探測器繪製北極極冠的3D立體影像,雖然雷達探測器早在2005年中時便已展開,但這些科學家一直在等待最佳 時機來觀察北極極冠區。雷達探測工作的最佳時間在晚上,因為此時來自火星大氣的電子干擾最小;在2011年8月到9月期間,極冠的形狀、深度和組成成分等 都最明顯易測,就是這批科學家眼中的「最佳時機」。所以,應該不久後就有來自火星特快車號的最新研究結果出爐了。

資料來源:Mars’ northern polar regions in transition [5 August 2011]

引用自臺北天文館之網路天文館網站

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