解决火星神秘:火星快递解锁了奇怪的经常性云的秘密

返回的极长的云在火星上

一个神秘的薄弱,薄云再次出现在火星上20公里的arsia mons火山上。信用:ESA / GCP / UPV / EHU BILBAO

当春天来到南方火星, 一种冰云出现在20公里高的阿尔西亚山火山附近,迅速延伸数百公里,在短短几个小时内消失。一项详细的长期研究现在揭示了这一细长云团的秘密,利用欧洲航天局火星快车上的“火星网络摄像机”进行的令人兴奋的新观测。

火星快车曾在火星赤道以南的阿尔西亚山火山附近发现过这种云层。令人困惑的是,在每年的这个时候,阿尔西亚蒙斯是火星上唯一一个低纬度能看到云层的地方,也是该地区众多类似火山中唯一一个拥有这样一层云层的地方。火星快车已经看到了这个面纱在整个春夏季节每天的生长和凋落,发回了这个长而引人注目的白色云的惊人图片(上图)。

然而,由于火星大气的快速变化和许多航天器轨道的限制,我们很难完整地观察到这片云,这限制了我们对它如何以及为什么随着时间的推移而形成和变化的知识。

Arsia Mons细长云的演变

阿尔西亚芒拉长云的演化。在这张动图中,左边的黑色区域是火星的夜侧,而右边的褐色掩膜则覆盖了火星上未被拍摄到的部分。这条蓝线标志着“终结者”——地球白天和黑夜的分界线。因为云层在日出之前就开始生长,有时甚至在夜晚也能看到它。这是可能的,因为它高于地表,所以太阳光线在接近明暗界线时仍然可以照射它。来源:ESA/GCP/UPV/EHU Bilbao,cc by-sa 3.0 igo

西班牙毕尔巴鄂巴斯克地区大学的Jorge Hernández Bernal说:“为了清除这些障碍,我们使用了火星快车的秘密工具之一——视觉监控摄像机(VMC)。”他是这项新发现的主要作者,也是一个长期云动态研究项目的一部分。

乔治和同事们的工作展示了VMC令人兴奋的、意想不到的用途。VMC也被昵称为火星网络摄像头,它的分辨率与2003年的标准计算机网络摄像头相似。是安装视觉确认2号着陆器成功脱离火星快车早在2003年,之后关闭。几年后,相机被激活和用来收集图像的火星公众参与和推广活动,但仍未使用的科学研究。

“然而,最近,VMC被重新分类为科学相机,”豪尔赫添加了。“Although it has a low spatial resolution, it has a wide field of view – essential to see the big picture at different local times of day – and is wonderful for tracking a feature’s evolution over both a long period of time and in small time steps. As a result, we could study the whole cloud across numerous life cycles.”

在火星上的细长云

火星上的拉长云。信贷:ESA /质量/ UPV / EHU毕尔巴鄂cc by-sa 3.0 igo

研究团队将VMC观察与来自另外两个火星表达乐器 - Omega和HRSC的人组合 - 以及其他几个航天器美国宇航局火星大气和挥发性演化(MAVEN),火星勘测轨道飞行器(MRO),海盗2号任务,以及印度空间研究组织的火星轨道飞行器任务(MOM)。“当我们深入研究20世纪70年代海盗2号的观测时,我们特别兴奋,”豪尔赫说。“我们发现,这个巨大而迷人的星云很久以前就已经被拍摄了部分图像,现在我们正在对它进行详细探索。”

结果显示,在其最大的时候,云团的长度约为1800公里,直径约为150公里。这是迄今为止在火星上所见过的最大的“地形”云,这意味着它是由于行星表面的地形特征(如山脉或火山)迫使风向上而形成的。在这种情况下,阿尔西亚山扰乱了火星大气,从而触发了云团的形成;然后将潮湿的空气从上升气流的侧面推动,后来在更高的凝固和远冷却器上冷凝。

云经历了每天早晨重复几个月的快速日常循环。它开始在arsia mons西部坡前的日出前生长在向西扩展两个半小时之前,快速增长 - 超过600公里/小时 - 在45公里处。然后,它停止扩展,从其初始位置脱离,并且在高空风中仍然被向西拉,然后在晚上蒸发,因为空气温度随着太阳升起而增加。

“Many Mars orbiters cannot begin observing this part of the surface until the afternoon due to the properties of their orbits, so this really is the first detailed exploration of this interesting feature – and it’s made possible by not only Mars Express’ diverse suite of instruments, but also its orbit,” explains co-author Agustin Sánchez-Lavega, also of the University of the Basque Country and Science Lead for the VMC.

太阳系中没有其他气候系统被认为与地球一样与火星系统相似 - 但即使仍然仍然,这两颗行星差异明显而有趣的差异。“虽然地球上常见地观察到地球云,但它们并没有达到这种巨大的长度或表现出这样的生动动态,”奥古斯丁说。“了解这一云给了我们试图用模型复制云的形成的令人兴奋的机会 - 将提高我们对火星和地球上的气候系统知识的模型。”

除了以一种令人兴奋的方式使用VMC,乔治、奥古斯丁和同事们还克服了在火星上观察瞬变现象的典型挑战。像火星快车(Mars Express)的HRSC这样的高分辨率相机视野狭窄,而且观测总是事先计划好的。因此,通常不可预测的气象现象通常是偶然发现的。然而,一旦研究人员开始了解这种拉长云团的生命周期和年度模式,他们就能够指导HRSC团队在正确的地点和正确的时间捕捉它的出现。

“这些调查结果真的展示了火星表达的优势 - 它独特的轨道,长寿,持续的品质,以及适应的能力,因为它解决火星的奥斯斯蒂斯时,”ESA的火星表达项目科学家Dmitrij Titov说。

“对VMC的重新利用,使我们能够以一种其他方式无法做到的方式,成功地理解这种短暂的云。VMC可以让科学家追踪云层,监测沙尘暴,探测火星大气中的云层和尘埃结构,探索火星极地冰盖的变化,等等。它的重新调试不仅支持了火星快车的主要火星探索工具包,而且为这个长期任务增加了新的价值,自2003年以来,它已经揭示了更多关于火星的信息。”

调查结果显示,在最大的情况下,云层的长度为约1,800公里,150公里。这是迄今为止在火星上所见过的最大的“地形”云,这意味着它是由于行星表面的地形特征(如山脉或火山)迫使风向上而形成的。在这种情况下,阿尔西亚山扰乱了火星大气,从而触发了云团的形成;然后将潮湿的空气从上升气流的侧面推动,后来在更高的凝固和远冷却器上冷凝。

云经历了每天早晨重复几个月的快速日常循环。它开始在arsia mons西部坡前的日出前生长在向西扩展两个半小时之前,快速增长 - 超过600公里/小时 - 在45公里处。然后,它停止扩展,从其初始位置脱离,并且在高空风中仍然被向西拉,然后在晚上蒸发,因为空气温度随着太阳升起而增加。

“Many Mars orbiters cannot begin observing this part of the surface until the afternoon due to the properties of their orbits, so this really is the first detailed exploration of this interesting feature – and it’s made possible by not only Mars Express’ diverse suite of instruments, but also its orbit,” explains co-author Agustin Sánchez-Lavega, also of the University of the Basque Country and Science Lead for the VMC.

太阳系中没有其他气候系统被认为与地球一样与火星系统相似 - 但即使仍然仍然,这两颗行星差异明显而有趣的差异。“虽然地球上常见地观察到地球云,但它们并没有达到这种巨大的长度或表现出这样的生动动态,”奥古斯丁说。“了解这一云给了我们试图用模型复制云的形成的令人兴奋的机会 - 将提高我们对火星和地球上的气候系统知识的模型。”

除了以一种令人兴奋的方式使用VMC,乔治、奥古斯丁和同事们还克服了在火星上观察瞬变现象的典型挑战。像火星快车(Mars Express)的HRSC这样的高分辨率相机视野狭窄,而且观测总是事先计划好的。因此,通常不可预测的气象现象通常是偶然发现的。然而,一旦研究人员开始了解这种拉长云团的生命周期和年度模式,他们就能够指导HRSC团队在正确的地点和正确的时间捕捉它的出现。

“这些调查结果真的展示了火星表达的优势 - 它独特的轨道,长寿,持续的品质,以及适应的能力,因为它解决火星的奥斯斯蒂斯时,”ESA的火星表达项目科学家Dmitrij Titov说。

“对VMC的重新利用,使我们能够以一种其他方式无法做到的方式,成功地理解这种短暂的云。VMC可以让科学家追踪云层,监测沙尘暴,探测火星大气中的云层和尘埃结构,探索火星极地冰盖的变化,等等。它的重新调试不仅支持了火星快车的主要火星探索工具包,而且为这个长期任务增加了新的价值,自2003年以来,它已经揭示了更多关于火星的信息。”

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