美國宇航局的HiRISE相機最近拍攝了一張火星沙塵暴的照片，為什么要研究它們？ _美國

美國宇航局的高分辨率成像實驗(HiRISE)相機捕捉到的火星上最近的沙塵暴。鳴謝:美國國家航空航天局/JPL加州理工學院/烏里佐納大學
據(jù)《今日宇宙》（勞倫斯·托格內(nèi)蒂）：美國宇航局最近使用火星勘測軌道飛行器上的強大的高分辨率成像實驗(HiRISE)相機拍攝了一張沙塵暴穿越火星敘利亞平原的驚人圖像。塵暴的一個獨特之處是它們的影子可以用來估計它們的高度，據(jù)估計它們可以到達火星上空20公里(12英里) 。
研究火星上的塵暴是科學界經(jīng)常發(fā)生的事情，可以幫助科學家更好地了解其他星球的表面過程。但是火星上的大氣壓力只有地球的一小部分，什么過程導致了塵暴的產(chǎn)生？
“我們認為它與地球相似，”亞利桑那大學月球和行星實驗室副教授兼助理系主任、HiRISE副首席研究員謝恩·伯恩博士告訴《今日宇宙》。
“沙塵暴基本上是太陽能驅(qū)動的。地面變熱，所以空氣開始柱狀上升。如果柱子在旋轉(zhuǎn) ，那么它會變得更窄，旋轉(zhuǎn)得更快。只要底部有熱空氣，沙塵暴就能存活。如果塵暴停止移動或者移動到更冷的地面上，那么它就會消散。火星上的灰塵區(qū)域白天會有非常熱的表面，所以它們是形成塵暴的好地方。”
如上所述，科學家們定期研究火星上的塵暴，敘利亞平原并不是HiRISE在這顆紅色星球上觀測到塵暴的唯一地方。其他地點包括亞馬遜平原、南緯沙丘、恒河峽谷和尼利福薩。火星塵暴不僅可以到達幾公里外的天空，而且它們還以在火星表面留下軌跡和條紋而聞名，就像在Nili Fossae觀察到的那樣。
這些軌跡不僅幫助科學家了解更多關(guān)于塵暴的知識，也幫助他們了解火星上的塵暴。這是因為沙塵暴抹去了舊的塵暴痕跡，允許新的塵暴痕跡產(chǎn)生，這使得科學家能夠監(jiān)測這兩個過程的活動。
“塵暴很重要，因為它們增加了火星大氣中塵埃的基線水平，這是天氣和大氣加熱的重要驅(qū)動力，”美國地質(zhì)調(diào)查局天體地質(zhì)科學中心的研究地質(zhì)學家和HiRISE的合作研究員科林·鄧達斯博士告訴《今日宇宙》。“它們還能修飾表面，并能清除火星探測車等航天器太陽能電池板上的灰塵。”
這種太陽能電池板的清潔在勇氣號和機遇號(Oppy)火星車任務(wù)期間變得普遍，這兩次任務(wù)最初都被設(shè)計為僅持續(xù)90個sols (92.5個地球日)，但最終分別持續(xù)了2695個地球日和5498個地球日。除了堅固的工程設(shè)計，“勇氣號”和“奧皮號”還有些幸運，因為沙塵暴清潔了它們的太陽能電池板，太陽能電池板經(jīng)常被如此多的火星灰塵覆蓋，自拍圖像顯示火星車幾乎與地表景觀融為一體。
除了免費清潔之外，兩輛火星車還定期拍攝“迷你火星龍卷風”穿越地表的圖像。最近，美國國家航空航天局的毅力漫游者在Jezero隕石坑捕捉到了火星塵暴的聲音。
雖然地球和火星具有相似的塵暴特征，但這兩顆行星之間的一個顯著差異是它們的傾角，也稱為軸向傾角，即行星旋轉(zhuǎn)軸和軌道軸之間的角度。行星物體幾乎從來都不是完全直立的，經(jīng)常以一定角度旋轉(zhuǎn)，這可能會在漫長的地質(zhì)時期內(nèi)發(fā)生變化，從幾千年到幾百萬年不等，并可能對火星塵暴活動產(chǎn)生影響。
在41，000年的時間里，地球的軸向傾角在22.1度和24.5度之間變化。這種軸向傾角的微小變化主要來自月球?qū)Φ厍虻囊Γ@不僅導致了地球上觀測到的潮汐，還穩(wěn)定了地球的軸向傾斜，防止其失控搖擺。這很重要，因為軸向傾斜控制著季節(jié)，更大的軸向傾斜會導致更惡劣的氣候。
雖然由于我們的月球，地球的軸向傾斜相對穩(wěn)定，但這顆紅色星球缺乏軌道上如此大的物體來穩(wěn)定地球的軸向傾斜。盡管火星有兩個衛(wèi)星，火衛(wèi)一和戴莫斯，但它們太?。?不足以對火星施加足夠的引力影響。因此，在數(shù)十萬到數(shù)百萬年的時間里，火星經(jīng)歷了軸向傾斜的劇烈變化，這導致了劇烈的氣候變化，最明顯的是表面冰分布的變化。
目前，火星的軸向傾角為25度，接近地球目前的軸向傾角，但幾項研究表明，它可以低至15度，高至45度。那么，塵暴是如何受到火星傾角變化的影響的呢？它們的活動是隨著傾角的增加而增加，還是相反？

火星亞馬遜平原上一個蛇形塵暴的例子。鳴謝:美國國家航空航天局/JPL加州理工學院/烏里佐納大學
“這是一個很好的問題，有助于我們了解塵埃含量的長期變化如何影響氣候，”行星科學研究所的科學家馬修·喬納基博士告訴《今日宇宙》，他與HiRISE一起工作。“根據(jù)我從文獻中了解到的情況，預計沙塵暴在大傾角(45°)時會比現(xiàn)在更活躍，傾角更接近25°，但這可能會被那些條件下較少量的灰塵所抵消。相比之下，在低傾角(< 15°)條件下，塵暴可能是大氣塵埃的主要來源。”
塵暴只是這顆紅色星球上無數(shù)獨特特征中的一個，了解它們的過程和模式將繼續(xù)讓科學家了解我們最近的行星鄰居的現(xiàn)在、過去甚至未來。