火星沙粒跳跃的全过程

火星沙粒跳跃的全过程

倒置显微镜报道，一项新研究显示，火星风卷起的沙粒抛得更高、更远，大大超过地球风的类似作用。这一发现可以用来解释火星表面的沙丘如何移动，以及又是什么因素导致了席卷这个红色星球的尘暴。

　　在上世纪70年代美国宇航局“水手”号任务拍摄的相衬显微镜图片中，科学家得以第一次注意到火星表面的沙丘。迄今为止，科学家已观察到席卷火星的所有规模的尘暴，其中一次大规模尘暴是在2005年上演的——即便使用普通的家用望远镜，视频显微镜也能观察到这个壮观的自然现象。

　　沙丘和尘暴的存在一直让科学家迷惑不已，原因很简单：火星几乎是一个“无气世界”并且风力也小得可怜，似乎不可能塑造沙丘或者上演尘暴。为了帮 助解开这个谜团，一支科学家小组于最近进行了风洞试验，模拟在地球和火星条件下被风吹起的沙粒，用于确定沙粒会在这两个大气状况迥然不同的行星上演何种行为。研究检测显微镜结果刊登在4月28日出版的《国家科学院院刊》上。

　　跳跃和碰撞

　　研究小组成员、巴西塞阿腊州联邦大学的埃里克·倒置荧光显微镜帕特里解释说，风往往以3种方式吹动沙粒。当沙粒较重时，“它们便不能被风吹离地面，因此仍可以牢牢依附在地面上”，材料检测显微镜这个过程可以形象地称之为“爬”。相比之下，重量较轻的沙粒则可在空中滞留一段时间，进而上演长距离之旅。帕特里说，第3种方式在程度上位于这两种极端状态之间，所发生的过程被称之为“跳跃”。沙粒被风吹起后会上演一系列的跳跃，最终降落地面。落地之时，它们会与其它沙粒发生碰撞，进 而将它们撞向空中检测显微镜。

　　跳跃是撒哈拉以及地球其它沙漠典型沙丘的打造者，在这一过程中，沙粒不断堆积形成沙丘，材料检测显微镜迎风面的坡度通常较为平缓。对于在火星上发现的沙丘，科学家认为，我们的这个红色邻居可能也发生了同样的过程。帕特里说：“倒置显微镜由于观察到沙丘，我们只能得出这样的判断——火星上出现沙粒跳跃。”

　　更高和更远

　　但科学家仍无法确定的是，沙丘是否是火星过去的产物，当时，这颗红色星球的大气密度要高于现在，有能力产生强度超过现在的风。火星当前的大气密度低于地球，风速要达到地球风的10倍才能卷起地面沙粒。帕特里在接受太空网采访时说：“我们知道倒置显微镜，火星上的风力很小。这种风力将始终大大低于上演沙粒跳跃所需的最小极限。测量显微镜”

在过去几年拍摄的有关同一区域不同时期的火星照片中，科学家注意到同样由跳跃导致的沙丘移动。这些照片显示，跳跃仍在继续，至少在火星表面部分区域是这样的。帕特里以及同事利用风洞模拟，验证火星风能否让沙粒出现跳跃。模拟过程中，他们参考了火星和地球大气之间的差异之处，例如压力和温度等参 数。他们的试验和模型显示，风能够“驱逐”工具显微镜地面沙粒。火星的地心引力更小(大约只有地球的三分之一)，相对于地球上的沙粒来说，火星沙粒可

以被吹得更高、测量显微镜更远。帕特里说：“沙粒能够在空中停留更长时间，他们受到的引力影响要远远低于地球沙粒，因此不会轻易坠落地面。”

　　帕特里等人的研究获得多方面资助，其中包括巴西国家科技促进委员会(CNPq)、巴西教育体育部高等人才培训基金会(CAPES)、Funda??o Cearense de Amparo àPesquisa(FUNCAP)大众汽车基金会以及马克斯·普朗克奖。

　　沙丘和尘暴

　　虽然帕特里等人的研究倒置荧光显微镜证明，如果风力足够强，便可让沙粒跳跃，但火星风极少高出所需的最小下限，沙粒跳跃也因此成为“火星上出现的一种罕见事件”。布法罗州立学院的凯文·威廉斯说，强风被禁闭在火星上的一些特定区域。威廉斯并未参与帕特里等人的新研究，视频显微镜他在接受太空网采访时说：“这些风从极地 冰帽向下猛冲，卷起附近区域的沙粒。除此之外，还有另外一种可能性，在地势较低空气密度较小的地区，火星风可能很容易提升移动速度。”他指出，工具显微镜这项新研究让人们“进一步了解火星沙粒跳跃的全过程”。

　　火星一些确定区域的沙丘形状读数显微镜可帮助科学家揭开火星风的神秘面纱，原因很简单：沙丘外形与风向存在密切关系。在地球和火星上的沙丘中，新月形沙丘是一种最为常见的形状，这种外观是由风只朝着一个方向吹导致的。火星沙丘形状与游戏角色吃豆人、马蹄蟹和蚯蚓颇为相似。除了风向外，风速也会影响沙丘外 形，相对于弱风来说，强风可塑造更高更窄的沙丘相衬显微镜。

　　除了导致沙丘移动外，沙粒跳跃也可能是形成席卷火星的红色尘暴的一个因素。帕特里说，跳跃的沙粒坠落时会“赶”走地面尘埃，但他也指出，还有其它一些因素可能导致尘暴发生，例如温度变化读数显微镜。“尘暴如何形成实际上是一个开放性问题。