每年，火星表面都会发生沙尘暴。极少数情况下，这些风暴会足够大，足以笼罩整个星球。
这可能会使未来的宇航员处于危险境地。火星沙尘暴可能不像《火星救援》中袭击马克·沃特尼及其船员的风暴那么猛烈，但它们可以持续数月，遮蔽阳光，并在太阳能电池板上积聚一层尘埃。
目前，还没有可靠的方法可以预测何时会发生覆盖整个星球的沙尘暴。然而，科学家们已经观察到火星沙尘暴季节的规律。根据去年的预测，火星在未来几个月内可能会陷入一场全球性的沙尘暴。如果预测准确，并且本季节真的发生了覆盖整个星球的沙尘暴，那么未来预测这类沙尘暴可能会更容易。
尘埃，无处不在
全球性沙尘暴最有可能发生在火星最接近太阳的时候，因为大气中快速移动的尘埃会吸收阳光并被加热。“温度越高，循环就越快，”该论文的作者、NASA喷气推进实验室的行星科学家詹姆斯·雪莱说。一场全面的风暴可以将尘埃吹到大气层37英里高处。
预测这些风暴是一个挑战，因为我们对它们仍然知之甚少。“你可能会认为它们要么永远不会发生，要么应该一直发生，因为火星上的阳光强度和地球上一样，每年都差不多，”雪莱说。“那么是什么导致它们在某些年份发生而在其他年份不发生呢？”
如果一艘航天器在接近火星时发生了覆盖整个星球的沙尘暴，它可能会干扰其着陆尝试。“当大气被加热时，它会像气球一样膨胀，”雪莱说。这意味着航天器可能会比预期更早地感受到大气的摩擦。“这可能会完全扰乱你的进入、下降和着陆计划。”
全球沙尘暴的风力不如地球上的飓风强劲；大气层要稀薄得多，风速最高也只有每小时60到70英里。由于火星大气层稀薄，“我们测量到的最快速度在地球上驾驶的话，感觉只相当于每小时10英里左右，”NASA约翰逊航天中心的航空航天工程师史蒂夫·霍夫曼说。“它不会把宇航员吹倒，也不会把运载火箭吹倒。”
但全球性风暴会堵塞机械，并切断宇航员和漫游车赖以生存的太阳能。2007年，在上次全球沙尘暴中，勇气号和机遇号漫游车依靠每天只启动几分钟（仅够保持电子设备温暖和运行）来度过难关。
防尘
宇航员应对全球性沙尘暴的准备程度，将取决于我们预测风暴发生时间和持续时间的准确程度。一种替代方案是使用备用电源。例如，好奇号漫游车使用放射性同位素动力系统，通过钚发电。另一种方法是储存通过水电解产生的能量。“我们会在阳光充足的时候制造燃料，储存能量，然后在遇到沙尘暴时使用，”霍夫曼说。然而，钚具有放射性，氢气极易燃，因此NASA对两者都不太满意。
这些尘埃含有名为高氯酸盐的有毒化合物，也可能进入宇航服。“如何阻止它进入宇航员的生活区域是我们必须解决的问题，”NASA行星科学部的理查德·戴维斯说。
进入大气层并引发全球性风暴的尘埃也非常细小。“它们的大小和烟尘颗粒差不多，很难阻止它们进入任何会开启和关闭的设备，”霍夫曼说。“我们所有的舱门，宇航服的任何旋转部件，比如肩关节或腰部……这些[尘埃]很可能会进入那里。”因此，有毒尘埃也可能造成机械磨损。
长时间的昏暗也可能令人疲惫，尽管全球性沙尘暴不会造成像地球两极冬季那样的黑暗。“可能会很阴沉，而且会持续很长时间，但并不会像你每天24小时都处于完全黑暗中，”霍夫曼说。
不过，直到宇航员真正经历一场全球性沙尘暴，我们才会知道它的实际影响。“它可能会产生一些影响，但我们可能要等到真正尝试过之后才能完全了解……直到我们真正尝试去做，”戴维斯说。
宇宙之舞
雪莱在去年的论文中，探讨了火星围绕太阳系质心运行的运动变化与全球性沙尘暴发生概率之间的关系。令人惊讶的是，太阳系质心并不总是太阳（尽管太阳离它不远）。围绕我们太阳运行的行星的引力会拉扯它，导致太阳围绕这个质心“进出和绕圈”运动，“雪莱说。“基本上，火星与太阳是同步的，所以当太阳围绕太阳系质心跳这种草裙舞时，火星也会被带走。”
雪莱及其同事认为，随着火星动量的变化，其大气也会随之变化，导致空气循环不断加速和减缓。这些变化可能会为火星的全球性沙尘暴做好准备。研究人员做出了关于这些大气周期的预测，然后使用计算机模型发现，更强的循环可以将尘埃带到更高的高度，并帮助沙尘暴“失控”并演变成全球性风暴。在火星上观测到的九次全球性沙尘暴都发生在风暴季节期间循环可能更强的年份。
“火星由于其他行星和太阳的拉扯而加速并获得动量的时期，似乎是全球性沙尘暴发生的有利时机，”雪莱说。在他检查过的与今年情况相似的过去几个季节中，只有一个没有引发全球性沙尘暴。
因此，研究太阳和其他行星的引力对这颗红色星球的动量和大气的影响，可以帮助科学家们提出预测。更多来自全球性沙尘暴的数据也将有所帮助。同样，了解火星上覆盖该星球不同区域的尘埃层如何逐年移动，以及有时可能沉降在有强风的区域，也将有助于预测。
研究火星上的巨型风暴甚至可能为我们自己的星球提供见解，雪莱说。由于缺乏海洋，这颗红色星球的大气比地球简单。“如果我们学到了关于使大气发生变化、改变风的物理学的新知识，”他说，“那么希望我们能将这些知识应用于更复杂的地球情况。”
