火星全球彩色影像图发布！南北极的“白帽子”是冰还是水？

火星全球彩色影像图来了！

photo by

中国天问一号！

▲这是4月24日发布的火星鲁宾逊投影图。 来源：新华社（国家航天局供图）

4月24日

在2023年“中国航天日”

主场活动启动仪式上

国家航天局和中国科学院联合发布了

中国首次火星探测火星全球影像图

系列图片一公布

立刻收到了网友们的好评和点赞 ↓↓↓

其中当然也少不了航天爱好者

拿着“放大镜”逐“像素”查看

比如不少网友就注意到了这两张：

分别是火星北极区

和南极区的影像 ↓↓↓

所以

这两个“白帽子”到底是什么呢？

果真如网友所说

是雪？

是水？

还是什么别的物质呢？

↓↓↓

干冰？水冰？

今天网友在社交平台上提出的“白帽子之问”，其实早在18世纪末就曾出现。当时，英国科学家斯托尼就曾设想白色物质是固体二氧化碳，即我们俗称的“干冰”。

到了20世纪中叶，天文学家柯伊伯使用分光技术观测，推测白色物质是水冰而不是干冰。受当时科学技术所限，斯托尼和柯伊伯也只能停留在猜测的阶段。

直到人造探测器对火星进行了多次探测，人类才正式确认极冠中含有85%的二氧化碳干冰和15%左右的水冰。这是对火星认识的巨大进步，也是对先人科学假想的证据回应。

▲火星极冠含有水冰和二氧化碳冰。 图片来源：Science

火星冰帽也会季节性消长？

那么问题又来了，已知火星的自转轴倾角为25.19度，与地球非常接近，和地球一样，火星也存在四季变化。那么，火星南北极“冰帽”也会像地球上南北极的海冰一样有季节性消长吗？

▲地球全年南极洲周围海冰量的增长和减少。图片来源：NASA

会！

但要注意，火星上这个过程远不如地球上“温和”，因为火星上的极地冬天可要比地球上最冷的冬天冷得多（–153℃）。

春去秋来，当火星变得足够冷，二氧化碳气体可以直接从大气中凝华成雪或霜。随着秋季气温下降，每个极地地区都会形成“云层”。它们合并成密集的水冰云和二氧化碳冰云。从云层落下的雪和霜覆盖了极地的大部分地区，形成了广阔的季节性冰盖。

▲这张由欧空局“火星快车号”上的仪器拍摄的拼接图像显示了火星北半球冬季结束时，南极地区残留的冰盖。 图片来源：ESA

有研究发现，冬季火星北极极区有时会扩张到北纬55度，天暖时又回缩，这个过程会导致大气气压的变化，形成很大的风，所以极区的边缘也容易出现尘暴。

▲望远镜观测到的火星北极极冠变化图 图片来源：美国亚利桑那大学

火星两个极冠都包含相同（或相似）的四个地质单元，像煎饼一样堆叠：

顶部单元是由二氧化碳冰形成的季节性冰帽。它在火星的每个秋冬季形成，并在春季变暖进入夏季时消失。在它下面是一个残留的水冰冰盖，它的大小至少在数百年内保持稳定。

▲在火星上，到了春夏，干冰会从固态变成气态，并导致表面受到侵蚀，只留下刻在表面的类似蜘蛛一样的通道。来源：NASA/JPL/亚利桑那大学

残留冰盖下方是极地层状沉积物，它们构成了极地冰盖的大部分体积。这些层状沉积物是由数千层薄薄的水冰和从大气中掉落的尘埃混合而成的。科学家们推测这些层是数十万年或更长时间气候变化的结果。

看到这里，回到开头那个问题：火星全球彩色影像图里的“白色”是什么？相信答案大家都已经能够回答了

小编记得，中国首次火星探测任务预先科学研究团队成员，中国科学院地球化学研究所月球与行星科学中心、中国科学院比较行星学卓越创新中心研究员赵宇鴳曾经在采访中提到，火星南北极最令她神往。因为极地的探测很难，那里日照短、寒冷，但地貌丰富，人类可以通过冰盖的活动，判断火星气候变化，分析演化历史。

已知火星上有水的存在，那么在未来的某一天，我们是否能如科幻电影中描述的那样，在火星上生活？

现在依然存在未知。但正如这段历史中人类的不断求索，正如赵宇鴳说的科学家的“神往”那样，只要探索的脚步不停，我们距离那一天的来临就会越来越近。

中国气象报社 出品

资料来源：中国的航天《火星的两极也是冰雪世界吗？》，space.com "Wind and Snow Do Strange Things on Mars"，科技日报《火星“景点”各有特色，“天问”靠科学解决选择困难症》，NASA "Dry Ice on Mars"

原标题：《火星全球彩色影像图发布！南北极的“白帽子”是冰还是水？》

阅读原文