火星表面的含冰區域,可能會形成鹽水

根據行星科學研究所(Planetary Science Institute)Norbert Schorghofer 等人最新研究顯示:每年有幾天的時間,火星表面的含冰區域可能會形成鹽水。

火星表面的含冰區域,可能會形成鹽水

Mars Pathfinder於1997年拍攝到的火星表面佈滿巨石的景象。

火星上要保有液態水有點困難,因為冰在達到融點變成水之前就會迅速升華或消散到大氣中。究其原因是火星表面的大氣壓力接近水(H2O)的三相點(triple point),這是液態水能存在所需的最小壓力。火星上有許多低溫而富含冰的區域,也有許多溫暖而不含冰的區域,但幾乎不可能發現溫度可能達到融點以上的結冰區域,而這樣的「理想之地」應該就是液態水會形成的地方。

整個過程會是這樣:火星表面中緯度地區的巨石在冬天時會投下陰影,持續被陰影籠罩的區域會非常冷,冷到水冰能在此堆積整個冬天。一旦春天來臨,這些水冰突然被加熱。根據詳細電腦模擬計算結果,從清晨的-128℃上升到中午的-10℃,僅1/4天的時間內溫度就變化得如此劇烈。在這麼短的時間內,並不是所有的冰霜都逸散到大氣裡。鹽分會降低水冰的融點,所以在含鹽量豐富的地面,水冰在-10℃就會融化成液態水,鹽水就是在這段期間形成,直到所有水冰都轉變成液態水或水蒸氣。下一年度,同樣過程再來一次。

火星表面的含冰區域,可能會形成鹽水

當太陽升起,溫度快速上升,冰霜升華進入大氣之前,先融化在含鹽的地面上。

圖說:火星南緯30度之處一顆理想化巨石周圍的溫度分佈圖。其中背對太陽處的溫度約-128℃。當太陽升起,溫度快速上升,冰霜升華進入大氣之前,先融化在含鹽的地面上。

巨石後方的陰影區在冬天的溫度這麼低,不隻使水凍結成冰,二氧化碳(CO2)也會在此固結成幹冰。對火星而言,春季來臨後第一天沒有幹冰的日子被稱為「番紅花日(crocus date)」;在番紅花日當天或之後不久的冰融現象就稱為「番紅花冰融(crocus melting)」。(小編註:小編也不太瞭解為何要叫番紅花日,查瞭很久,覺得很可能是因為番紅花的開花期大約是在春季來臨的冰融之時,且開花時間通常隻有2-3天之故。如果有其他意義或翻譯錯誤,還請不吝告知。)

想要確切知道火星表面究竟有沒有季節性的番紅花冰融現象還需經過一連串的詳細定量計算,這一點很重要。所以 Schorghofer 等人花費瞭數十年來發展所需的數值模型,才取得本次的研究成果。

相關論文發表在天文物理期刊(Astrophysical Journal)中。

編譯:AI智慧

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