火星卫星|沟壑纵横，表面黑色物质喷射，火星到底有多奇怪_火星大气|蜘蛛|干冰|火星探测

我们的邻居火星有很多不同的面孔。时而寒冷，时而干燥，更多的时候它展现给我们的是壮观的景象。
同时，火星也是令人捉摸不透的。

火星的南极被一些巨大的层状沉积物覆盖，这些沉积物由几乎纯净的冰水混合物还有灰尘沙子构成，并且年复一年的沉淀下来。风蚀使得这里变成一片壮丽的梯田。但当你放大看，你会看到一些区域有着很奇怪的图案，这像是一个错综复杂的超级沟壑网络，纵横交错的沟壑绵延不绝。

这些沟壑已经足够奇怪了，但如果你碰巧在春天观察到了火星的南极，你会发现一些更奇怪的景象
哦那么多
HiRISE相机拍摄到火星南极附近地表喷发出的奇怪的黑色扇形物质。
来源：美国国家航空航天局/喷气推进实验室/亚利桑那州放大后
来源：美国国家航空航天局/喷气推进实验室/亚利桑那州。

这些特写是从地表喷射出来的黑色扇形物质，从源头上来看他们好像是喷泉，但这些黑色的扇形物质可不是水，而是二氧化碳。这些物质自20世纪90年代被首次发现，就引起了科学家们浓厚的兴趣。
这张图片是由火星轨道侦查器上的HiRISE相机拍摄的，其中显示了火星南极以北几度的区域。这些黑色的扇形物质明显是随风飘动的：图中的图像显示了大约一公里宽的景象。如果视角更宽广，那景色将更为震撼。

【火星卫星|沟壑纵横，表面黑色物质喷射，火星到底有多奇怪】这个长条形的区域显示了五公里的范围。黑色的扇形物质布满了整个区域，都被风吹向了不同的方向。
这些黑色的扇形物质到底是什么？因为这些东西具有蜘蛛一样的特征，所以又被专业术语解释为蜘蛛形。

一个在火星表面雕刻的放射状沟壑系统，被称为蜘蛛形，意思是“像蜘蛛一样” 。来源：美国国家航空航天局/喷气推进实验室/亚利桑那州放大后
一个在火星表面雕刻的放射状沟壑系统，被称为蜘蛛形，意思是“像蜘蛛一样” 。来源：美国国家航空航天局/喷气推进实验室/亚利桑那州

许许多多的沟壑好像是从一个中心点里辐射出来，又好像是共同指向那个中心点，，这使它们看起来有点像蜘蛛。有些没有活跃的羽流，就像上图所示的那样，也有很多通道交错汇聚在一起。
科学家们在用轨道图像研究了很多年以后，终于对它们是什么以及它们是怎么运作的这些问题有了较为清晰的认识。这一切的关键都是被冰冻的二氧化碳：干冰。

蜘蛛形形成的示意图
蜘蛛形形成的示意图。阳光穿过二氧化碳层照射地面使得地面温度升高。干冰升华后变成气体压力增大，就会喷出一个带有灰尘的间歇泉。这些物质被风吹动后就会形成一个巨大的扇形，如果恰巧天气比较好，那么就会形成又窄又长的“蜘蛛腿” 。资料来源：Portyankina等人
二氧化碳是火星大气的主要组成部分。冬天的时候二氧化碳会在南极的冰盖上变成一块厚达一米的干冰。

这些干冰是半透明的，能让70%的阳光穿透。每当春天到来的时候，阳光照射并且穿透这层干冰，让干冰层之下的基层升温。冰冻着的二氧化碳不会融化，受到阳光照射以后直接升华为气体，这一步是关键。

蜘蛛形区域的可能形成过程放大后
蜘蛛形区域的可能形成过程（在它们演化的不同阶段用不同的位点）
A一次喷射（a）发生，在冰面上形成了一个黑色的扇形（b）随着时间的推移，气体从冰面下喷射出来，形成了新的沟壑。（c）相邻的两个蜘蛛形沟壑合并（d和e）形成了贯穿整个沟壑的网络资料来源Portyankina等人。

随着太阳温度的越来越高，越来越多的气体凝聚在干冰层之下。某一瞬间，二氧化碳气体的压力超过了干冰层所能承受的最大压力，干冰层就此破裂，二氧化碳从中释放。周围干冰层之下的气体冲向后膛，在地面上凿出浅浅的沟壑，然后像喷泉一样喷出，直冲云霄。这些气体中夹杂着暗黑色的玄武岩沙尘和沙粒，以每小时40千米的速度飞向上空。火星表面的盛行风又将这些羽状物吹回，形成了我们在图片中所看到的长扇形。

最终，到了火星南半球的夏天，干冰层完全升华。但当大气中的二氧化碳慢慢下沉到地表，温度降低，这些二氧化碳就又被冻结，然后开始了新一轮的循环。年复一年，世纪更迭。
在火星表面看到的被吹出的扇形物质位于狭窄沟壑相连的区域这可能是由于冰下的气体从裂缝中流动侵蚀而形成的。来源：美国国家航空航天局/喷气推进实验室/亚利桑那州放大图
在火星表面看到的被吹出的扇形物质位于狭窄沟壑相连的区域这可能是由于冰下的气体从裂缝中流动侵蚀而形成的。来源：美国国家航空航天局/喷气推进实验室/亚利桑那州
随着时间的推移，在干冰层下的气体将沟壑切割的越来越深，好几处喷发形成的沟壑交汇在一起，形成了遍布整个区域的沟壑网络。如果稍加观察你就会发现南北向的沟壑显得更为明亮，目前我们尚未找到成因。可能那里的阳光更好吧
有一些最近形成的低谷区域只有一两米宽。这些低谷区域恰好都处于沙丘附近，沙丘中有很多的微小颗粒，风将这些颗粒吹起来，就拥有了更强的侵蚀力
我们看到有很多地方比较容易形成喷射区，但也有一些地方不能或者不容易形成这样的喷射区。可能是因为这些地方的干冰层比较薄，气体泄露的时候压力并不大，也就不能呈喷射状，只是在慢慢的漏气。当然，这也只是我们的猜测
我们在海王星的卫星海卫一上也能看到有黑色的物质喷射出来，形成的原因可能和火星上的原因是一样的。但这些天体上的神奇现象在我们的地球上都是无法看到的
火星上还有好多好多我们不知道，没见过的东西。不管这些东西是什么，都是那个奇妙世界的一部分。
我十分感谢坎迪斯·汉森博士花时间来和我讨论这些奇妙的外星现象
*在这些图像中，你看到的沟壑有可能是山脊，你看到的凸起部分有可能是一个巨型深坑。这是个有趣的错觉，这取决于照片拍摄时阳光的角度，这颠覆了我们对深度的感觉。我还有一些很不错的实例，现在这里对此解释一下。
作者: Phil Plait
FY: SeptemberYep
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火星卫星|沟壑纵横，表面黑色物质喷射，火星到底有多奇怪

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