火星上的风：雕刻山峦，扬起尘埃

　　NASA好奇号火星探测器观测到火星表面的尘卷风，火星上最近几个夏日午后，NASA好奇号火星探测器（NASA’s Curiosity Mars rover）上搭载的导航摄像头观察到盖尔环形山（Gale Crater）上几股夹杂着尘埃的旋风。阳光引起的地面升温导致空气上升形成对流，最终形成尘卷风。所有观测到的尘卷风都发生在探测器南部的方向上。视频中做了快进处理并提升了对比度，这样更容易观察到每幅画面之间发生的变化。

　　这张地图展示了NASA的好奇号火星探测器一项研究任务中涉及的两个地点，任务的目的是调查火星上的活跃沙丘。2015年下半年，好奇号抵达了一处新月形沙丘。2017年2月，探测器抵达了一处线性沙丘。 Credits: NASA/JPL-Caltech/Univ. of Arizona
　　在火星上，风统治着一切。在过去的几十亿年中，风不断改变着这颗红色星球的地貌，直至今日也是如此。科学家通过NASA的轨道飞行器和探测器的数据从大小两个维度展现了盖尔环形山中鬼斧神工的地貌风景。
　　NASA的好奇号火星探测器在夏普山（Mount Sharp）——一座位于环形山内的分层山（layered mountain）——的低坡上开始了第二项任务，研究位于夏普山西北侧的活跃沙丘。探测器同时也会研究携带尘埃的旋风，以查明在一天的时间内风能把沙堆移动多远。
　　NASA的火星勘测轨道飞行器（Mars Reconnaissance Orbiter）对于盖尔环形山的观测已证明了长期风蚀的模式和频率，这有助于解释这一怪相：在一个冲击形成的环形山中间出现了一座分层山。
　　“轨道飞行器的角度让我们能看到全貌，夏普山的每个角度以及盖尔环形山的区域环境。这些可以与探测器提供的细节和地面实况结合起来。”德州大学奥斯汀分校的Mackenzie Day说，他是Icarus杂志上一篇研究风在盖尔环形山中所起作用的学术报告主作者。
　　整合的观测结果显示现在环形山内风的轨迹与之前吹走环形山边缘和夏普山之间物质的北风并不相同。现在，夏普山是决定风向的主要因素。风形成了山，现在山影响着风。
　　火星上的大气比地球要稀薄100倍左右，所以火星上的风力要比地球上的小很多。时间是火星风主宰地貌的原因。许多改变了地球地貌的因素在几十亿年间并没有对火星产生同样的影响，侵蚀并带走沉积物的水，造山并回收地表物质的地壳运动，活跃的火山活动。在这样长的时间跨度中，即使发生的不那么频繁，风卷起的沙尘也能改变火星的地貌。

　　这两幅图像显示了一个火星日中，在没有移动的好奇号面前，风移动沙子所留下的变化。每张照片都是由探测器上的火星下沉成像仪（Mars Descent Imager，MARDI）在日落后拍摄的。图像中的区域跨度，从左至右大约在3英尺（约90.14厘米）。
　　Credits: NASA/JPL-Caltech/MSSS
　　分层山的形成
　　将近36亿年前一颗小行星或彗星的冲击在火星上形成了一个将近100英里（160千米）宽的盆地，也就是现在的盖尔环形山。后来，岩石和泥沙等沉积物填满了盆地中心，部分沉积物来自流经盖尔环形山边缘更高处的河流。好奇号找到了30亿年前火星上曾经存在过潮湿时代的证据。Day提示道，其中的转折点就存在于盖尔环形山的形成历史之中——当沉积物的净累积被风蚀所引起的净流失所代替——这一时期可能也是火星开始变得干燥，一个重要的星球气候转折点。

　　这幅来自好奇号火星探测器的全景照片左侧显示了在夏普山西北侧巴格诺尔德沙丘群（Bagnuld Dune Field）中线性沙丘上长长的波纹。导航摄像头于2017年2月5日记录下了这一场景。
　　Credits: NASA/JPL-Caltech
　　早在2000年，科学家就提出盖尔环形山中间的小土堆是一个原本被填满的盆地在风蚀作用下的残留物。新的研究计算出的流失物质总量——大约15000立方英里（64000立方千米）——与轨道飞行器观测到的环形山周围风力影响乘以十亿年以上的时间跨度所得到的结果一致。
　　通过好奇号完成的其他新研究主要关注风在盖尔环形山中最新的活动。
　　这个月火星探测器研究了一类沙丘，它们的形状与2015年末2016年初的任务中研究过的不同。新月型沙丘是上一次任务中研究的对象——这也是第一次在地球以外的地方近距离研究活动的沙丘。第二次沙丘任务的对象是一群像丝带一样的线性沙丘。
　　“在这些线性沙丘中，沙子沿着带状轨迹运动，所形成的带状图案也会随之前后左右摇摆。”约翰霍普金斯大学位于马里兰州劳瑞尔的应用物理实验室好奇号科学团队成员Nathan Bridges说。

　　这组来自好奇号火星探测器的动图中我们可以看到在火星探测器附近的黑色沙丘后面，一个火星尘卷风从视线前方经过。导航摄像头于2017年2月4日完成了此次观测，拍摄时正值午后，探测器位于盖尔环形山内。
　　Credits: NASA/JPL-Caltech/TAMU
　　盖尔环形山里目前正是夏季，一年之中风最大的季节。这是与第一次沙丘任务不同的另一个方面，上次是在风力比较小的火星冬季。
　　“在一个风力旺盛的季节，我们让好奇号在一个满是沙子的区域忙碌，”NASA喷气推进实验室好奇号项目科学家Ashwin Vasavada说，“我们想研究的一方面是风对不同结构的沙粒的影响。这有助于我们解读现代的沙丘以及古代的砂岩。”
　　在好奇号向夏普山高处出发前，它的任务是在线性沙丘上研究沙粒的运动，检测沙丘的带状表面，确定沙丘的成分。
　　移动的沙与尘卷风

　　这组动图中能看到远处舞动的尘卷风，好奇号火星探测器的导航摄像头在2017年2月12日下午拍摄，也是探测器在火星上的第1607个火星日（Martian day, Sol）。
　　Credits: NASA/JPL-Caltech/TAMU
　　记录了火星探测器降落场景的下视摄像头相隔一天在同一块地面拍摄的图片中显示沙子顺风移动了一英尺（2.5厘米）形成的细纹。
　　同时下午相隔几秒钟拍摄的照片中还记录了从环形山内地区穿过，被称为尘卷风的旋风。
　　完成计划中的沙丘观测和测量工作后，好奇号会向南前进，登上一片山脊，在这里火星勘测轨道飞行器发现了赤铁矿。好奇号科学团队决定将这个有意义的地形命名为“薇拉-鲁宾山脊（Vera Rubin Ridge）”，以纪念薇拉-库珀-鲁宾（Vera Cooper Rubin，1928-2016），她的天文观测结果为证明宇宙暗物质的存在提供了证据。

　　这组动图显示了盖尔环形山内夏普山底部出现的一个携带尘土的旋风，也被称为尘卷风。好奇号火星探测器于2017年2月18日下午观测到这个现象，这也是探测器的第1613个火星日。
　　Credits: NASA/JPL-Caltech/TAMU
　　随着好奇号把工作重点放在沙丘上，火星探测器的工程师开始分析钻头进给机构的诊断测试结果，进给机构驱动钻头进出，以完成在岩石上取样的工作。导致机构运作不连续的原因可能是一个制动盘的运动受阻，也许是小的岩屑阻止了制动盘的释放。诊断测试被设计用于找出恢复钻头功能的最佳方案。
　　探测器团队还将检查好奇号机械臂上搭载的火星透镜成像仪（Mars Hand Lens Imager，MAHLI）镜头盖在2月24日没有响应命令完全打开的原因。目前机械臂已被抬起，使得风中夹带的沙子对半开状态镜头的危害达到最小化。对镜头盖的诊断测试计划于本周进行。

　　这组动图显示了盖尔环形山内疾驰而过的一个携带尘土的旋风，也被称为尘卷风。好奇号火星探测器于2017年2月1日下午观测到这个现象，这也是探测器的第1597个火星日。动图中做了快进处理。
　　Credits: NASA/JPL-Caltech/TAMU
　　好奇号2012年降落在盖尔环形山后的第一年中，它完成了主要任务，找到了曾出现过有利于微生物生命环境条件的区域。这个曾长期存在的古代火星淡水湖包括我们已知的所有生命所需的化学元素，以及地球上许多微生物利用过的化学能量来源。后续任务将包括调查这片宜居的古代环境是在何时，如何演变成干燥且不宜居的环境。

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