火星上有一条云,长度相当于四条大峡谷首尾相接。更怪的是,它每年在同一个位置、同一高度准时出现,持续数月,日复一日。
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研究人员10月7日在《自然·地球科学》报告说,这条云可能压根不需要一粒起始物质来"播种"。这种成云方式叫均质核化,此前被认为只存在于纸面推演,不会自然发生。
这条云叫阿尔西亚山 elongated cloud(阿尔西亚山细长云),是一缕水冰。它悬在火星火山斜坡上方约45公里处,形态稳定得反常。
地球上的云通常靠空气中漂浮的微小颗粒——尘埃或盐粒——作为凝结核。但这套云物理似乎套不到这条火星云身上。
巴黎动力气象实验室(LMD)的天体物理学家弗朗索瓦·福尔热说,团队反复尝试,用标准云物理的计算机模型始终复现不出这条云的形成,包括它长长的尾巴和稳定的周期。
火星并不缺尘埃。问题在于,在稀薄火星大气的高处,能悬浮的成云尘埃颗粒很少。在该实验室完成这项研究的行星物理学家豪尔赫·埃尔南德斯-贝尔纳尔说,这些颗粒大概会聚成一团,最终掉落。于是,"没有种子也能成云"成了最有说服力的解释。
模型给出的图景是这样的:气流越过火山时,触发一团湿润空气迅速抬升;该高度气压下降,气团膨胀,随之快速冷却。
冷却后的空气含水量超出其容纳能力10万倍,模型显示。多余的水汽发生均质核化,迅速形成更稳定的冰晶。风把正在成形的云向外吹,拉出它标志性的细长形状。
模型与卫星观测并非完美吻合,但它捕捉到了造成冷空气团的现象如何一天天重复出现——和真实的云一样。
未参与该研究的马里兰大学巴尔的摩县分校及美国宇航局戈达德太空飞行中心大气与行星科学家塞缪尔·阿特伍德说,这项研究令人意外,因为"均质核化在我们领域通常被当作一个理论概念"。
"他们用模型讲了一个相当有说服力的故事,但这只是其中一个视角,"阿特伍德说,未来支持该团队结论的测量将提供更多确定性。埃尔南德斯-贝尔纳尔表示,他计划通过检验其他解释来验证这项研究。
这项研究的意义不止于火星。此前有研究提出,地球上中间层大气的成云颗粒来自流星烟尘,但也有少数研究认为均质核化可能起作用。埃尔南德斯-贝尔纳尔说,既然科学家在火星上提出了均质核化,"也许地球上会有更多人感兴趣去研究它"。
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