“火星蜘蛛”是如何形成的

北京时间 5 月 25 日消息，“来自火星的蜘蛛”并不仅是上世纪 70 年代著名歌手大卫・鲍伊的背景乐队的名字，事实上火星表面也存在着类似蜘蛛结构的神秘构造，目前，科学家最新研究揭晓了该构造的形成原因。

火星表面类似蜘蛛的结构首次发现于 20 年前，但天文学家前不久才最终确定其形成原因，它们是由春季极地冰层裂缝中逃逸出来的二氧化碳蒸汽产生的。通过模拟实验重现火星表面状况，研究人员能够证实长期以来倍受争议的火星蜘蛛形成之谜。

这张 2018 年美国宇航局火星勘测轨道器拍摄的图像显示，“蜘蛛”开始从火星南极表面出现

在一项模拟实验中，他们将干冰块（本质上是冻结的二氧化碳）放在砾石层表面，在砾石层观察到类似“火星蜘蛛”的细长结构。据悉，每年春季，当阳光穿透覆盖火星两极的半透明冰层时，会使下方的松散岩石变暖，并聚集一定的压力，该压力会导致火星两极的半透明冰层破裂，蒸发的二氧化碳在压力作用下强有力地逃逸出来，将沙子和砾石颗粒喷射到空中。

之后这些颗粒状物质会以类似树枝或者蜘蛛腿的形状落在火星冰面之上，由于产生的压力较大，二氧化碳会升华，或者直接从冰冻的固态变成气态。该项研究报告作者、英国开放大学研究员劳伦・麦基翁称，火星勘测轨道器和其他人造卫星曾拍摄到“火星蜘蛛”，二氧化碳逸出产生火星蜘蛛的理论，十多年以来一直被广泛接受并认可。目前，该研究报告发表在近期出版的《科学报告》杂志上。

火星春季表面出现的沟槽被称为“蜘蛛”，因为它们看起来颇似蛛形纲动物，最新研究现已证实长期以来被怀疑的理论，这些结构是由阳光照射使火星干冰变暖并使二氧化碳汽化造成的，碳羽流产生的沙土颗粒喷射到空中再降落时会形成类似树枝状结构，这些蜘蛛图案跨度超过 1000 米

劳伦说：“在此之前，人们所认知的火星蜘蛛形成过程是由纯理论背景解释的。”为了验证理论的有效性，她和来自英国的同事们在开放大学火星模拟室中重现了火星大气压状况。

在实验中，他们在干冰（二氧化碳固体形式）上钻孔，然后将它们放置在各种大小颗粒的模拟火星表层之上，将实验室内压力降至接近火星大气层，干冰将汽化逐渐下降到沙质表层，在压力作用下，二氧化碳将直接从固态干冰形式转变成气体，相应的气体通过钻孔释放出来。有趣的是，每次做实验的时候，当混合颗粒的二氧化碳气体喷涌逃逸之后，就会在表层留下蜘蛛结构。研究人员称，喷射出来的颗粒直径越小，降落至表面的沉积物颗粒直径就越小，相应的蜘蛛、树枝等图案的分支就越多。

为了验证这一假设理论，研究人员进行实验，将一块干冰放在模拟火星大气条件的实验室的砾石表面之上，将实验室内压力降至接近火星大气层，干冰将汽化逐渐下降到沙质表层，在压力作用下，二氧化碳将直接从固态干冰形式转变成气体，相应的气体通过钻孔释放出来。最终在砾石表面形成类似蜘蛛的细长状图案

麦基翁说：“实验结果直接表明，我们在火星轨道上观察到的神秘蜘蛛图案，可能是干冰从固态直接转化为气态过程中的‘副产物’。”据悉，火星表面的蜘蛛图案非常庞大，有时图案直径达到 1000 米，此类现象在地球上是找不到的。

为什么地球表面没有天然形成的巨大蜘蛛图案呢？这是因为地球表面二氧化碳较少，相比之下，火星大气层 95% 成分是二氧化碳，在火星极地冬季表面大部分冰霜都是二氧化碳的固态形式。

研究人员称，喷射出来的颗粒直径越小，降落至表面的沉积物颗粒直径就越小，相应的蜘蛛、树枝等图案的分支就越多

麦基翁表示，这项发现非常令人兴奋，因为科学家终于开始更多地了解火星表面的季节变化。同时，这项发现也可能对美国宇航局有一定的帮助，后者的目标是本世纪 30 年代实现载人火星任务。

地貌学家玛丽・伯克称，这项创新研究支持一个新兴的主题，即当前火星气候和天气不仅对火星动态表面过程具有重要影响，而且对未来任何机器人、或者人类对火星的探索都有重大意义。

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