科学家发现热量失衡引发大规模火星尘暴

　　新的研究发现，火星吞噬星球的沙尘暴是由红色星球上季节之间甚至昼夜之间巨大的能量不平衡所驱动的。艾伦·克里西在一份声明中说:“最有趣的发现之一是，能量过剩——吸收的能量多于产生的能量，可能是火星上沙尘暴的产生机制之一。”克里西是休斯顿大学的博士生，也是这项新研究的主要作者。

　　火星因其沙尘暴而闻名，沙尘暴往往在地球南半球的夏季出现。通常它们会成长到包围这颗红色星球的一大片区域。例如，2022年1月，一场覆盖近两倍美国面积的沙尘暴导致美国宇航局的一些火星任务不得不断电，直到风暴过去。一场全球沙尘暴也让该机构的机遇号火星车在2018年画上了句号。

　　行星科学家长期以来一直在思考驱动这些巨大风暴的能量来自哪里。鉴于沙尘暴和南方夏季之间的联系，太阳能加热显然与此有关，但风暴的极端性质表明它更复杂。

　　现在，新的研究主要基于美国宇航局现已退役的火星环球探测者(MGS)飞船及其热发射光谱仪的观察，该飞船于1996年至2006年运行。科学家们还采用了来自好奇号火星车和洞察号着陆器的最新表面温度测量结果，这两个探测器今天仍在运行。总的来说，研究人员发现沙尘暴与火星吸收的太阳能和它以热量形式重新辐射的能量之间的不平衡密切相关。

　　用专业术语来说，吸收和再辐射热量之间的这种关系被称为辐射能量收支。每个星球都不一样。气态巨行星——木星、土星等——有很大的不平衡，因为它们离太阳很远，这意味着它们接收的太阳能相对较少，但它们会重新辐射很多，因为它们仍然有大量形成时留下的内部热量。

　　另一方面，地球有0.2%和0.4%之间的小不平衡，这意味着地球吸收的热量和它重新辐射回太空的热量大致相同。这部分归功于我们的海洋和大气在地球上收集和重新分配热量的能力。

　　普遍的假设是火星也有小的不平衡，但新的工作表明事实并非如此，这可能导致两个半球之间的显著差异，特别是在南夏和北冬期间。

　　2001年，一场全球性的尘暴吞没了火星，MGS在现场详细研究了这场尘暴。飞船发现，在这场大风暴中，这颗红色星球的南北半球之间存在15.3%的能量不平衡。南半球吸收的额外能量足以引发巨大的沙尘暴。

　　此外，昼夜的不平衡更令人吃惊。在2001年沙尘暴期间，全球平均排放的热量在白天比全球平均值(每平方米111.7瓦)减少了22%，但在晚上增加了29%。研究人员说，风暴期间悬浮在大气中的吸热灰尘的存在是造成这种不平衡的部分原因，但主要原因是缺乏大片海洋或厚厚的大气层。

　　克里西说:“火星不像地球那样有任何真正的能量储存机制。”“例如，我们广阔的海洋有助于平衡气候系统。”

　　曾几何时，火星有海洋和更厚的大气层，但海洋在30亿年前干涸了，大气层大部分消失在太空中。这段历史暗示了能量不平衡，以及不平衡引发的沙尘暴，是火星气候变化的产物。因此，火星可能会为地球提供一个预览，要么是失控的气候变暖，要么是大约10亿年后，当一个衰老的太阳变得太热，海洋无法在我们的星球上存在。

　　与此同时，根据行星协会的说法，在火星上，沙尘暴季节将在未来几个月再次加速，红色星球的南半球将在2022年2月度过春分。这意味着火星表面的各种漫游者和着陆者没有喘息的机会，至少在2023年下一个南方冬季之前。