科学家将“火星蜘蛛”带到地球——这是如何做到的

研究人员使用万圣节特效来模拟火星春季南极。
"Mars spiders," formations caused by underground carbon dioxide fizzing to the surface in springtine.
科学家们利用日常的干冰重现了火星上的“蜘蛛”地貌。 NASA/JPL-Caltech/亚利桑那大学

“火星蜘蛛”在 20 多年前首次被发现,但它们并非令人毛骨悚然的八足外星生物。这个术语实际上指的是在火星表面形成的壮观的分形轮廓,其黑色的裂谷如同节肢动物的肢体般向外辐射。现在,科学家们在地球上模拟出了这些独特的火星地貌特征的成因:南极富含二氧化碳的冰的升华(或从固态直接转化为气态)。

在一篇发表于《科学报告》(Scientific Reports) 的新论文中,来自爱尔兰和英国的科学家们在能够模拟火星大气条件的火星模拟舱中,重现了微型版的火星蜘蛛。该团队在固体二氧化碳——即干冰——上钻孔,以模拟火星极地冰盖的天然通风结构。然后,他们将干冰放在模拟火星地形的沉积物之上。当固体冰接触到沉积物时,部分冰立即开始转化为气体。 

Mars Simulation Chamber
“火星蜘蛛”实验装置。(A)显示的是可以模拟火星非凡大气条件的火星模拟舱。(B)显示的是一个用爪子悬挂在类似火星地形床之上的二氧化碳块。 来源:McKeown 等人,Scientific Reports。公开大学

随后,科学家们检查了这些干冰块,发现逃逸的二氧化碳在冰中钻出的地方形成了相同的蜘蛛状、细长的裂缝。

“这很令人兴奋,因为我们正开始更多地了解火星表面是如何随着季节变化的,”行星科学家兼首席作者 Lauren McKeown 在一份声明中说道。

新世纪伊始,蜘蛛首次被观测到后不久,行星科学家Hugh Kieffer 提出,这些黑色的火星蜘蛛是气体通道在冰中穿行的痕迹,由于冰的透明度很高,因此可见为阴影。Kieffer 补充说,在蜘蛛的“腿”中,可能是二氧化碳流在火星春季太阳的照射下直接被加热成气体。

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这些蜘蛛稳定地出现在火星南极附近的“隐秘地形”区域。McKeown 在其声明中补充道:“Kieffer 的假说在十多年来一直被广泛接受,但直到现在,它都只是一个纯粹理论上的概念。”

目前尚无法确定这就是火星冰盖上正在发生的真实情况,但这项实验首次证明了 Kieffer 的理论确实可以产生这些蜘蛛状的地貌。这是朝着理解天气和气候如何影响这颗红色星球的地貌迈出的重要一步。

 

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Hannah Seo

特约撰稿人,科学

Hannah Seo 是 Popular Science 的科学撰稿人。她于 2020 年以实习生身份加入,此后一直为 Popular Science 的网站和季度杂志定期投稿。Hannah 的报道涵盖了从 COVID-19 到罕见的考古发现等各种主题,她总是乐于讨论奇特的海洋生物或神经心理学的奥秘。


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