​欧空局“火星快车”上的“火星网络摄像机”解开火星奇怪超长云层的秘密

欧空局“火星快车”上的“火星网络摄像机”解开火星奇怪超长云层的秘密

欧空局“火星快车”上的“火星网络摄像机”解开火星奇怪超长云层的秘密

（报道）据cnBeta：当春天来到火星南部时，20公里高的Arsia Mons火山附近就会出现一团水冰，迅速延伸出数百公里，然后在数小时内消失。现在，一项详细的长期研究利用欧空局“火星快车”上的“火星网络摄像机”进行的令人振奋的新观测，揭示了这种拉长云的秘密。

火星快车之前就已经发现了这种云，因为它盘旋在火星赤道以南的Arsia Mons火山附近。令人费解的是，Arsia Mons是火星上唯一能看到云层的低纬度位置--也是该地区众多类似火山中唯一拥有这种云层的一座。 火星快车在整个春夏季节里，每天都能看到这层云纱的生长和消逝，探测器发回了这朵长而引人注目的白云的醒目图像。

然而，由于火星大气层的快速、多变的动态变化，以及许多航天器轨道的限制，很难持续观察到这朵云的整体，限制了我们对它如何以及为何形成和随时间变化的认识。

在GIF图中，左边的黑色区域是火星的夜景，而右手边的棕褐色面罩则是覆盖了火星未被成像的部分区域。蓝线标志着 "终结者"--星球昼夜两边的边界。由于云层在日出前就开始生长，所以有时即使在夜晚也能看到它。之所以能做到这一点，是因为它位于地表上方，所以太阳光仍能照亮它靠近终结点的地方。

西班牙毕尔巴鄂巴斯克地区大学的豪尔赫-埃尔南德斯-贝纳尔说：“为了清除这些障碍，我们使用了火星快车的一个秘密工具--视觉监控摄像机，或VMC。”他是新发现的主要作者，也是研究云的动态的长期项目的一部分。

Jorge及其同事的工作展示了VMC的一个令人兴奋的用途。VMC也被昵称为火星网络摄像头，它的分辨率与2003年标准电脑网络摄像头的分辨率相似。它的安装是为了直观地确认“猎犬2号”着陆器，它早在2003年就成功地与“火星快车”分离了--之后它就被关闭。几年后，该摄像头被重新激活，并用于收集火星图像，用于公众参与和外展活动，但仍未用于科学研究。

“然而，最近，VMC被重新归类为科学相机，”Jorge补充道。“虽然它的空间分辨率很低，但它的视野很宽广--这对于在不同的局部时间看清大局至关重要--而且对于跟踪一个特征在很长一段时间内和小时间步长的演变是非常美妙的。因此，我们可以在多个生命周期中研究整个云。”

研究小组将VMC的观测结果与另外两个火星快车仪器--欧米茄和HRSC--以及其他几个航天器的观测结果结合起来，即美国宇航局的火星大气和挥发性演化（MAVEN）、火星侦察轨道器（MRO）和维京2号任务以及印度空间研究组织的火星轨道器任务（MOM）。“当我们深入研究维京2号在20世纪70年代的观测结果时，我们特别兴奋，”豪尔赫说。“我们发现，这个巨大的、迷人的云层在那么久之前就已经有了部分影像--现在我们正在详细探索它。”

研究结果显示，在最大的时候，这朵云的长度约为1800公里，直径150公里。它是迄今为止在火星上看到的最大的“orographic”云，这意味着它的形成是由于风被行星表面的地形特征（如山脉或火山）被迫向上的结果。在这种情况下，Arsia Mons扰动了火星大气层，引发了云的形成；湿润的空气随后被上升气流从火山的侧面送上，随后在更高、更冷的高度上凝结。

云层每天都会经历一个快速的循环，每天早上都会重复，持续数月。日出前，它在阿尔夏芒斯西坡开始生长，然后向西扩展两个半小时，在45公里的高度上以超过600公里的时速快速增长。然后，它停止膨胀，脱离最初的位置，并被高空风仍然进一步向西拉，然后在清晨晚些时候随着空气温度随着太阳的升起而蒸发。

“许多火星轨道器由于其轨道的特性，直到下午才能开始观测这部分表面，所以这确实是对这一有趣特征的第一次详细探索--这不仅是由于火星快车的各种仪器套件，而且是由于它的轨道，”共同作者Agustin Sánchez-Lavega解释说，他也是巴斯克地区大学的，VMC的科学负责人。

在太阳系中，没有其他气候系统被认为与地球的气候系统像火星系统一样相似--但即使如此，这两颗行星仍然表现出明显而有趣的差异。“虽然在地球上普遍观察到了轨道云，但它们并没有达到如此巨大的长度，也没有表现出如此生动的动态，”奥古斯丁说。“了解这种云给我们提供了令人兴奋的机会，可以尝试用模型复制云的形成--这些模型将改善我们对火星和地球气候系统的认识。”

除了以令人兴奋的方式使用VMC，豪尔赫、奥古斯丁和同事们还克服了观察火星上瞬时现象时的典型挑战。像火星快车的HRSC这样的高分辨率相机具有狭窄的视场，而观测总是提前计划好的。因此，气象现象--通常是不可预知的--通常是偶然被捕捉到的。然而，一旦研究人员开始了解这种拉长云的生命周期和年度模式，他们就能够引导HRSC团队在它出现时在正确的地方和正确的时间捕捉它。

“这些发现真正展示了‘火星快车’的优势--它独特的轨道、长久的寿命、持久的质量以及在解决火星奥秘时的适应能力。”欧空局“火星快车”项目科学家Dmitrij Titov说。

"重新利用VMC成功地使我们能够以一种其他方式无法理解这种瞬时云的方式。VMC可以让科学家们跟踪云、监测尘暴、探测火星大气中的云和尘埃结构、探索地球极地冰盖的变化等。它的重新投入使用不仅支持了 "火星快车"探索火星的主要工具箱，而且为这项长期任务增加了新的价值，自2003年以来，它一直在揭示更多关于红色星球的信息。"

研究结果显示，该云团最大时，长度约为1800公里，直径150公里。它是迄今为止在火星上看到的最大的“orographic”云，这意味着它的形成是由于风被行星表面的地形特征（如山脉或火山）被迫向上的结果。在这种情况下，Arsia Mons扰动了火星大气层，引发了云的形成；湿润的空气随后被上升气流从火山的侧面送上，随后在更高、更冷的高度上凝结。

云层每天都会经历一个快速的循环，每天早上都会重复，持续数月。日出前，它在阿尔夏芒斯西坡开始生长，然后向西扩展两个半小时，在45公里的高度上以超过600公里的时速快速增长。然后，它停止膨胀，脱离最初的位置，并被高空风仍然进一步向西拉，然后在清晨晚些时候随着空气温度随着太阳的升起而蒸发。

在太阳系中，没有其他气候系统被认为与地球的气候系统像火星系统一样相似--但即使如此，这两颗行星仍然表现出明显而有趣的差异。“虽然在地球上普遍观察到了轨道云，但它们并没有达到如此巨大的长度，也没有表现出如此生动的动态，”奥古斯丁说。“了解这种云给我们提供了令人兴奋的机会，可以尝试用模型复制云的形成--这些模型将改善我们对火星和地球气候系统的认识。”

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