火星上的二氧化碳雪粒子大约有红细胞大小

研究人员已经确定了火星上有二氧化碳雪粒子的大小

研究人员已经确定了火星上二氧化碳雪粒子的大小,在这幅艺术家的渲染图中,这是一种薄雾,最终以二氧化碳雪的形式沉降到火星表面。图片来源:美国宇航局,克里斯汀·丹尼洛夫/麻省理工学院新闻

通过使用机载仪器收集的数据火星全球测量师和火星侦察轨道参数,科学家们麻省理工学院已经计算出火星两极云层中雪粒子的大小,发现两极雪粒子大约是一个血红细胞的大小,而南方的雪粒子略小于北方的雪。

在一个火星冬天的死者中,雪毯云红星球的杖 - 但与我们的水利雪不同,火星上的颗粒是二氧化碳的冷冻晶体。大多数火星氛围都是由二氧化碳组成的,在冬天,杆子变得如此冷,足以冻结酒精 - 气体凝聚,形成微小的雪颗粒。

现在,麻省理工学院的研究人员已经计算了来自由轨道航天器收集的数据的云层中的雪粒子的大小。从他们的计算来看,群体发现南部的雪粒子略小于北方的雪 - 但两极的颗粒是关于红细胞的大小。

“这些都是非常细的颗粒,不是大的薄片,”麻省理工学院波音航空航天职业发展助理教授Kerri Cahoy说。如果二氧化碳粒子最终落在火星表面,“你可能会把它看成一团雾,因为它们太小了。”

Cahoy和Renyu Hu的研究生与Maria Zuber一起工作,E.A.MIT Geophysics的Griswold教授,分析来自Mars全球测量师(MGS)和火星侦察轨道器(MRO)的仪器收集的墨水库的广大数据库。从数据来看,他们确定了云中的二氧化碳雪粒子的大小,使用两极上的表面雪的最大堆积的测量。Mars'南极大约大约50%,比北极大约50%。

在火星的一年中(比地球的365天要长687天),研究人员观察到,随着秋天到冬天天气变得更冷、更黑,雪云从火星的两极向赤道扩张。雪到达了赤道的一半,然后随着冬季的来临,雪又向两极收缩,就像地球上一样。

“这是第一次,仅使用航天器数据,我们就真正揭示了火星上的这种现象,”胡说,他是发表在《科学》杂志上的一篇论文的主要作者地球物理研究杂志,详细介绍了该集团的结果。

潜水通过数据

为了获得火星上二氧化碳凝结的精确图像,胡分析了大量数据,包括MRO在火星上5年(比地球上9年多)每30秒拍摄一次的温度和压力剖面。研究人员查看了数据,以了解何时何地条件会允许二氧化碳云粒子形成。

该团队还筛选了MGS激光高度计的测量结果,该高度计通过向火星表面发送激光脉冲来测量火星的地形,然后计时光束反弹所需的时间。每隔一段时间,当光束以比预期更快的速度反射回来时,仪器就会接收到一个奇怪的信号,反射到行星表面上方一个异常的高点。科学家认为这些激光束在大气中遇到了云层。

胡锦涛分析了这些云返回,寻找额外的证据来确认二氧化碳冷凝。他看着检测到云的每一个情况,然后尝试将激光高度计数据与局部温度和压力的并发数据相匹配。在11个实例中,当温度和压力条件成熟以凝结时,激光高度计检测到云。Hu然后分析了每云的不透明度 - 反射的光量 - 并通过计算,确定每云中的二氧化碳密度。

To estimate the total mass of carbon dioxide snow deposited at both poles, Hu used earlier measurements of seasonal variations in the Martian gravitational field done by Zuber’s group: As snow piles up at Mars’ poles each winter, the planet’s gravitational field changes by a tiny amount. By analyzing the gravitational difference through the seasons, the researchers determined the total mass of snow at the north and south poles. Using the total mass, Hu figured out the number of snow particles in a given volume of snow cover, and from that, determined the size of the particles. In the north, molecules of condensed carbon dioxide ranged from 8 to 22 microns, while particles in the south were a smaller 4 to 13 microns.

卡霍伊说:“想到我们已经在火星上或周围有了超过10年的宇宙飞船,而且我们拥有所有这些伟大的数据集,这真是太棒了。”“如果你把不同的部分放在一起,你就能从数据中学到新的东西。”

雪的大小可以告诉我们什么?

胡锦涛说,了解火星上二氧化碳雪云颗粒的大小可能有助于研究人员了解地球大气层中尘埃的性质和行为。对于雪来形成,二氧化碳需要周围的东西来冷凝 - 例如,小硅酸盐或灰尘颗粒。“你需要多种灰尘来拥有这种凝结?”胡子问道。“你需要微小的尘颗粒吗?你需要围绕这种灰尘的水涂层,以方便云层吗?“

胡教授说,就像地球上的雪影响地球上热量的分布一样,火星上的雪粒子可能也有类似的效果,根据每个粒子的大小,以不同的方式反射阳光。“它们对地球能量收支的贡献可能完全不同,”胡教授说。“这些数据集可以用来研究许多问题。”

本研究由无线电科学重力调查资助美国国家航空航天局火星勘测轨道飞行器任务。

图片来源:美国宇航局,克里斯汀·丹尼洛夫/麻省理工学院新闻

经许可转载麻省理工学院新闻

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