首次在火星上太阳系最高的火山上探测到霜冻
首次在火星上太阳系最高的火山上探测到霜冻。来源：uux.cn伯尔尼大学
（神秘的地球uux.cn）据伯尔尼大学：火星上的巨大火山是太阳系中最大的山脉，首次探测到水霜。伯尔尼大学领导的国际团队使用了欧洲航天局ExoMars示踪气体轨道飞行器上的伯尔尼火星相机CaSSIS的高分辨率彩色图像。了解在哪里可以找到水，以及水是如何运输的，这与未来的火星任务和可能的人类探索有关。
“ExoMars”是欧洲航天局欧空局的一个项目：自20世纪70年代以来，首次对火星上的生命进行了积极的研究。ExoMars示踪气体轨道飞行器（TGO）上有彩色和立体表面成像系统（CaSSIS），这是一个由伯尔尼大学物理研究所的尼古拉斯·托马斯教授领导的国际团队开发和建造的相机系统。CaSSIS自2018年4月以来一直在观测火星，并提供火星表面的高分辨率彩色图像。
利用这些高分辨率彩色图像，由Adomas Valantinas博士领导的一个国际团队已经能够探测到火星上的水霜。这项研究刚刚发表在《自然地球科学》杂志上。瓦兰蒂纳斯在2023年10月之前一直是伯尔尼大学物理研究所空间研究与行星科学系的博士生，由于瑞士国家科学基金会（SNSF）的博士后流动奖学金，他目前是布朗大学（美国）的客座研究员。
这张模拟透视斜视图显示了奥林巴斯火山，它不仅是火星上最高的火山，也是整个太阳系中最高的火山。这座火山直径约600公里。来源：uux.cn欧空局/德国航空航天中心/柏林FU（A.Valantinas）
意外的发现
在火星最高的山脉——塔尔西斯火山的顶部发现了霜冻。这些火山是太阳系中最高的山脉，奥林匹斯山高出周围平原26公里。这种霜冻的形成是意料之中的，因为这些山脉位于火星赤道附近的低纬度地区。
瓦兰蒂纳斯说：“在这些低纬度地区，大量的阳光往往会使地表温度居高不下。因此，我们没想到会在那里发现霜冻。”。更重要的是，火星上稀薄的大气层在冷却表面方面效率低下，因此与地球上发生的情况相反，高海拔表面在中午会变得和低海拔表面一样热。
瓦兰蒂纳斯解释道，“上坡风将含有水蒸气的空气从低地带上来，当空气到达高海拔时会冷却，导致冷凝。这在地球和火星上都是一种常见的现象。”同样的现象导致了引人注目的阿尔西亚山细长云，新的研究表明，这也会导致塔尔西斯火山上的晨霜沉积。
瓦兰蒂纳斯继续说道：“正如我们从CaSSIS的图像中看到的那样，薄霜只在日出前后短暂出现几个小时，然后在阳光下蒸发。”。
首次在火星上太阳系最高的火山上探测到霜冻。来源：uux.cn伯尔尼大学
合作成功
为了识别霜冻，瓦兰蒂纳斯和团队分析了伯尔尼火星相机卡西斯拍摄的5000多张图像。自2018年4月以来，CaSSIS对火星上的局部尘埃活动、二氧化碳冰沉积的季节变化以及干雪崩的存在进行了观测。
托马斯表示，“我们现在可以在可见波长和高分辨率下探测火星上夜间水霜的沉积，这再次证明了伯尔尼相机系统令人印象深刻的科学能力。”
这一发现通过欧空局火星快车轨道器上的高分辨率立体相机（HRSC）和TGO上的纳迪尔和火星发现掩星（NOMAD）光谱仪的独立观测得到了验证。
柏林德国航空航天中心行星研究所（DLR Institut für Planetenforschung）的地质学家、当前研究的合著者Ernst Hauber表示，“这项研究很好地证明了不同轨道资产的价值。将各种仪器的测量和建模相结合，我们可以提高对大气-表面相互作用的理解，这是单凭一台仪器无法实现的。”
根据Hauber的说法，这些结果还表明了对行星过程的长期监测是多么重要，因为一些现象只有通过比较随时间推移的多次测量才能变得明显。
对未来火星任务的重要发现
尽管很薄——可能只有百分之一毫米厚（和人的头发一样厚）——但这些霜冻覆盖了大片地区。瓦兰蒂纳斯解释道：“在寒冷的季节，霜冻量意味着每天约有15万吨的水在地表和大气之间交换，相当于大约60个奥运会游泳池。”。
托马斯说：“了解在哪里可以找到水，以及水如何在水库之间流动，对火星探测的许多方面都有意义。”。
瓦兰蒂纳斯总结道：“当然，我们想了解火星气候所涉及的物理过程。但除此之外，了解火星上的水循环对于为未来人类探索建立关键资源以及限制过去或现在的宜居性也至关重要。”。
