当夜晚降临火星时，骤降的气温可能导致比研究人员之前认为的在这颗红色星球上可能出现更糟糕的天气。根据一项新的研究，暴风雪可能会伴随着狂风出现，这可能会给前往这颗星球的任务带来问题。
这项分析颠覆了研究人员之前关于火星雪从天空中缓慢而温和地飘落的假设。掌握这颗星球的天气对于未来的探索任务至关重要。但它也可能有助于解释火星是如何失去大量的水，以及剩余的水可能会发生什么。这项研究于8月21日发表在《自然-地球科学》杂志上，通过首次详细了解这颗红色星球云层中水分的变化，使研究人员更接近找到答案。
这项新工作结合了三种广泛使用的计算机模型，使研究小组能够模拟大规模的全球气候，计算空气湍流，甚至对火星进行局部天气预测。此前，研究人员一次只使用一个模型。巴黎皮埃尔和玛丽·居里大学的行星科学家、主要研究作者艾默里克·斯皮加说，当科学家只使用全球气候模型时，他们可以预测云可能在哪里，但他们不了解云内的动态。“这就是之前没有发现这些暴风雪的原因。”
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对于这颗红色星球来说，雪并不新鲜——其两极有冰盖。但到目前为止，火星天气中云，包括降雪的重要性，一直未引起关注。加利福尼亚州帕萨迪纳市美国宇航局喷气推进实验室的行星科学家保罗·海恩说，使用多种模型是模拟火星天气的一种巧妙方法，他没有参与这项研究。“这有点像俄罗斯套娃，每个分辨率更高的模型都嵌套在另一个模型中，”他说。
快速下降
白天，位于行星表面上方约 10-20 公里的冰云吸收阳光，有助于保持大气温暖和稳定。但斯皮加和他的同事发现，当太阳落山时，云层内部的温度会迅速冷却，每小时下降 4 开尔文。
他们的模型显示，寒冷的下降气团与从地表升起的热空气混合。到当地时间凌晨 2 点左右，强大的风柱达到每秒 10 米的速度。下降的风带来类似雪的冰粒子。
来自美国国家航空航天局凤凰号着陆器的早期数据首次在 2008 年发现红色星球两极附近似乎有雪降落。研究人员估计，冰粒子需要 4 个小时才能下降 1-2 公里，然后消散在大气中。但斯皮加和他的同事发现，这些微小的冰粒子（大约只有雨滴的千分之一大小）只需要 5-10 分钟即可下降 1-2 公里。
研究人员的模拟还揭示了行星两极附近云层中水蒸气的一些向上释放。然而，研究小组指出，他们不知道大气混合模式是否有利于水向火星大气层更高处（可能会在那里流失到太空）或向地面的净移动。
成功着陆
科罗拉多大学博尔德分校研究火星高层大气的行星科学家迈克·查芬说，如果这种相对低层的大气混合将水推向大气层更高处，这可以解释这颗红色星球是如何失去大量水的。
“我们越来越明白，火星的大气层在垂直方向上以我们意想不到的方式连接在一起，”查芬说。
了解这颗行星大气层的动态将有助于消除未来火星任务的意外。斯皮加说，虽然这些暴风雪中的风速在地球上会被认为是中等程度（它们不足以使商业航班停飞），但红色星球稀薄的大气会加剧风的湍流。
当机器人探测器或人类宇航员试图在火星上着陆并在地表执行任务时，这可能会引发问题。“每当美国国家航空航天局向火星发射新的着陆器或探测器时，这些航天器的着陆始终是一个非常危险的过程，”斯皮加说。
本文经许可转载，并于 2017 年 8 月 21 日首次发表。