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火星大尘暴
2022-12-23

用天文望远镜观测火星时,有时能看到像黄色云那样的东西,云的形状和大小是变化的,而且往往是由大气低层向高层,由局部向更广阔的区域发展开去,甚至发展到半个乃至整个火星表面,使火星变得昏暗和面目模糊,朦胧一片,什么也看不清楚.这就是所谓的火星大尘暴.

地球上某些地区有时也发生尘暴,飞沙走石,遮天蔽日,只是地球上最大的尘暴也远比不上火星的尘暴.据估计,一次火星大尘暴扬起的尘埃总量可以大到100亿吨以上.

火星大尘暴的时间之长,也远非地球上的尘暴所能相比.1971年8月,是10多年来观测火星的一次最好机会,那年5月底,以探测火星为主要任务的"水手9号"探测器发射成功,开始奔向探测目标.当时,远在好几千万公里之外的火星的气象条件是相当不错的.7月份,探测器才上路一个多月,只走了约1/3的路程,地面观测发现火星面上出现了黄云,表明那里开始刮起了大风,是即将出现大尘暴的迹象,表面变得一天比一天更加昏暗和模糊.

11月,"水手9号"到达火星附近时,大尘暴已经发展成为全球性的,从火星表面直到七八十公里的高空,统统被尘埃笼罩着.火星表面风尘滚滚,什么也看不清楚,更不要说观测细节了.

那时,火星上的风速特别大,大致为每秒180米以上.在地球上,一般把风力极大的台风定为12级,它的风速在每秒35米左右,即使是18级特大台风,风速也只有每秒60多米,与火星上的风速相比,真是天壤之别.

"水手9号"探测器只得在环绕火星飞行的同时,耐心地等待着,一直等了两三个月,这场大尘暴才慢慢平息下来,火星大气重新恢复宁静,表面也变得清晰可见.1971年的这场尘暴是迄今所观测到的最大尘暴,也是在其他行星上从未见过的.

火星大气非常稀薄,密度还不到地球大气的1%.在这种情况下想要形成一定的风力,而使尘粒移动和上升,风速至少也得有每秒四五十米.

谁能做到这一点呢?

一些人认为是这样的:由于火星上空气稀薄,又很干燥,昼夜的温度差本来就不小.火星绕太阳的公转周期是687天,每隔这么一段时间,火星运行到轨道近日点时,太阳对它的加热作用达到最大,比在远日点时大一半左右.其结果是空气得到更多的热量,温差变化更大,空气更不稳定,热空气上升导致扬起尘埃的开始.而一旦升在空中,它们就会吸收更多的热量,变得更热,更急剧上升.别处的空气也就以更快的速度跑来补充,形成强劲的地面风.地面风把更多的和更大的尘粒吹起来,形成更大的尘暴.尘暴就这样由小变大,向四面八方蔓延开去,形成罕见的大尘暴.

当尘暴把整个火星都笼罩起来后,由于尘粒的阻挡,太阳对低层大气和火星表面的加热作用显著减小,表面附近的温差减小,风必然减弱,尘暴也就开始衰退.风逐渐减小乃至完全平息下来,飘浮在空中的各种不同大小的尘粒,也就逐渐沉降到表面上来.由于大量尘粒的迁移,局部地形会有所改变,但一次尘暴就这样的烟消云散地过去了.

在火星极冠边缘和亚热带高地等处,风比较强的一些地方,区域性的尘暴时有发生.在每个火星年当中,这样的区域性尘暴有可能达到百次左右,一般都要好几个星期才平息.这真可以看作是火星上的一大特征和奇观.

从区域性尘暴发展成为全球性大尘暴,每个火星年中有一二次.使人感兴趣和纳闷的是,尘暴的发源地多数都是在火星的南半球,而特大尘暴的发源地似乎更是局限在几个特定的地区,像海腊斯盆地以西几百公里的诺阿奇斯地区.有人解释为火星北半球地势比较高,南半球就自然成为一个高度逐渐降低的斜面,由于南、北两半球之间存在的温度差,每当北半球高纬度地区形成了一股强风,它就会沿着斜面向南半球劲吹,尘埃就随着强风滚滚而来,风越刮越大,尘埃也越来越多,终于在南半球形成可以席卷全球的大尘暴奇观.

上述解释大体上讲了大尘暴是什么样的,但没有完全讲清楚为什么是这样的,因此不是令人十分满意的.

按说,火星大气的密度那么稀薄,对扬起尘暴、特别是大尘暴,是个不利因素,每秒数十米到上百米的大风怎么会那么容易刮起来呢?不仅风速之大,而且时间之长,都达到了我们几乎无法理解的程度.这究竟是怎么回事呢?

再说,那些与特大尘暴有关的特定区域,究竟是些什么样的地区呢?是由于地形特殊,还是由于其他什么原因,而成为多数尘暴的发源地呢?真正的、具体的原因是什么?

另外,如果说火星运行到轨道近日点时会发生大尘暴,那么,并非每个火星年的同一时候,都发生全球性的大尘暴,而所发生的大尘暴,其发展速度和规模等也不尽相同.可见,尘暴发源地所提供的条件一定是受到了某些因素的影响,这是些什么因素呢?

这些,都需要根据已经掌握的资料,作进一步的分析和论证,科学家期望着今后发射的新的火星探测器和着陆器,能够提供更加能说明问题的数据和证据.人类登上火星,进而在那里建立基地,并不是可望而不可及的事情了.21世纪的某个时候,人类的足迹真的踏上了火星,大尘暴的种种谜团最终会得到揭穿,我们期待着这一天的早日到来.

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