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火星上首度發現乾冰雪花

2012/09/19 | | 標籤:

科學家從美國航太總署(NASA)的火星勘測軌道衛星(Mars Reconnaissance Orbiter,MRO)觀測資料,看到最清楚的證據顯示火星正在降下由固態二氧化碳(乾冰)所形成的雪花,甚至還可在火星表面形成乾冰積雪。這是到目前為止,太陽系中唯一觀測到乾冰雪花的案例。

固態二氧化碳(CO2),俗稱的乾冰(dry ice),必須在攝氏零下125度的環境下才能產生,比水凝固成冰所需的攝氏0度還低很多。乾冰雪花的出現,提示科學家一個事實,那就是雖然火星某些區域可能與地球相似,但火星和地球其實仍是環境迥異的兩顆星球。

乾冰雪花發生位在火星南極的冬季。火星南極極冠的乾冰量會隨季節而有變化,但無論季節如何變化,始終都會殘存一部份的永久極冠(residual cap),這件事,幾十年前就已知曉。而NASA的鳳凰號(Phoenix Lander)在2008年時,也曾在火星北半球觀測到水冰形成的雪花。

科學家分析搭載在MRO上的火星氣候探測器(Mars Climate Sounder)觀測資料,尋找在正頭頂和在旁邊的雲朵。這個儀器乃是利用可見光至紅外光的9個波段來的亮度,來檢測火星大氣中的粒子與氣體,可由此獲得關於溫度、粒子大小和濃度等訊息。他們主要分析火星南極區,在2006~2007年間的冬季觀測資料,從中鑑識出火星南極上空有一朵直徑寬達500公里、持續存在的高聳乾冰雲,另外再南緯70~80度之間有其他小一點、存在時間短一點的乾冰雲。

分析結果顯示:這些雲朵出現期間,雲中的乾冰粒子大到足以降落到地面。另外,當儀器指向地平面方向時,雲朵的紅外光譜特徵清楚的顯現乾冰粒子,以及這些粒子向地面延伸的景象。經由這種觀測方式,火星氣候探測器便能分辨大氣中和地面的乾冰粒子。

火星南極永久極冠是火星表面唯一終年存有乾冰的地方。極冠上的乾冰在夏季會昇華而進入大氣中而使極冠面積縮小,到了冬季則會沈積在極冠而使極冠面積擴大;不過科學家一直不明瞭冬季的南極極冠,大氣中的二氧化碳氣體到底是如何沈積到極冠上的—是經由雪花飄落,還是直接在地面結霜?從這次最新的分析結果顯示雪花最容易積聚在永久極冠頂部。而乾冰雪花的發現,意味著無論雪花或結霜,都與永久極冠為何可終年存在有關。

資料來源:NASA Observations Point to ‘Dry Ice’ Snowfall on Mars. NASA JPL [September 11, 2012]

轉載自 網路天文館


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