火星的云层居然跟地球如此相似，可组成成分却大不相同

由欧洲航天局（ESA）的火星快车飞船和NASA的火星勘测轨道飞行器获得的观测结果出人意料。其中最令科学家惊讶的是，在火星干燥和干旱的大气层上观察到的云与地球上不同环境中发现的云相似。

一场风暴在火星北极冰盖右侧盘旋

当想到地球上类似火星的大气层时，人们可能很容易想到干燥的沙漠或极地地区。那么，通过追踪沙尘暴的混乱运动，可以将其与地球潮湿、炎热且明显不似火星的热带地区发生的过程相提并论。

为了进行这项研究，科学家们观察了2019年春季发生在火星北极附近的两次沙尘暴。为了从围绕这颗红色星球的沙尘暴，他们查看了火星快车的视觉监控相机（VMC）、高分辨率立体相机（HRSC）和MRO的火星彩色成像仪拍摄的图像。

VMC图像显示，风暴在一个周期内不断增长，然后消失，随着几天的重复，风暴呈现出共同的特征和形状。在wieder视图HRSC图像中可见的是长度在1600至3200英里（1000至2000公里）之间的螺旋形。这些螺旋的形成方式似乎与地球中纬度和极纬度的温带气旋相同。

这些图像还显示，火星上的沙尘暴是由规则间隔的较小的云细胞组成的，这些云细胞排列得像花园里的鹅卵石，这在地球上空的云中也可以看到。

这些现象是在热空气上升和更密集的冷空气以细胞状单元下降时产生的，被称为封闭细胞对流。研究人员解释说，当热空气通过这些细胞的中心上升时，冷空气通过在单个细胞之间的缝隙中形成的“路径”下落。

火星云（云）与地球云（右）的比较

在地球上，这种对流导致云的形成，因为上升的热空气中含有水，然后凝结成雨。然而，在火星干燥干燥的环境中，这些上升的热空气柱携带着尘埃。随着空气冷却和下沉，它携带的灰尘减少。因此，在火星上形成的云细胞具有地球上空云层中常见的颗粒模式，但是其成分是尘埃，而不是水。

火星上看到的尘埃作为一种测量工具很有用，因为它们在一系列图像中的运动可以让科学家测量火星的风速。得出的结果是风速高达每小时87英里（140公里）；这些高速风导致对流单元在风吹的方向上拉长。

用VMC拍摄的图像中阴影的长度，在测量并与已知的太阳位置进行比较时，也揭示了火星尘云的高度约为4至7英里（6至11公里），并显示常规细胞约为12至25英里（20至40公里）宽。

尽管火星上的沙尘暴具有不可预测的行为，以及伴随着极高的风速，但我们可以看到，在其覆盖范围内，可能会出现诸如锋面和细胞对流模式等有组织的结构。

火星的一场沙尘暴

地球和火星并不是太阳系中唯一能看到这种细胞对流的地方；欧空局的金星快车飞船在金星云中发现了类似的图案。

这种对火星云层的洞察使行星科学家对火星大气的动力学有了更好地理解。此外，火星沙尘暴的知识可能有助于为未来的火星任务提供信息。

沙尘暴可以阻挡太阳发出的光，而太阳光是探测火星表面的机器人漫游车的太阳能电池所需的。2018年，一场全球范围的事件阻挡了阳光，并在机遇号火星车的太阳能电池板上覆盖了灰尘，从而结束了它的任务。

预测这种沙尘暴的演变可以保护探测任务免受这些强大的自然事件的影响，甚至可以帮助未来的火星宇航员应对沙尘暴。

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