震惊！科学家竟在实验室重现火星蜘蛛状结构

每年春天，当冬季的霜冻消退时，像“蜘蛛”一样的球状体和蔓延的“腿状物”会出现在火星南半球。它们被称为蛛网状地形，加利福尼亚州帕萨迪纳市美国国家航空航天局喷气推进实验室（JPL）的科学家们最近在地球上的真空中重现了这些地形，以更好地了解它们是如何形成的，以及它们能就火星气候向我们透露哪些信息。

自 2003 年研究人员使用美国国家航空航天局的火星全球勘测者轨道器发现蛛网状地形以来，他们一直认为这种地形——连同类似的诸如晕状、煎蛋状或蕾丝状的图案——是通过一种称为基弗模型的过程形成的。

每年冬天，二氧化碳都会从火星大气中凝结到火星风化层上，形成半透明的冰板。基弗模型指出，太阳辐射能够穿过冰层，加热下面的岩石地面，这反过来又会以一种温室效应的方式释放红外线辐射，从底部向上加热冰层，导致其升华（直接变为气体，比如干冰）。这会导致压力不断积聚，直至冰层破裂，当气体膨胀并逸出时形成裂缝。在此过程中，尘埃和碎片形成的羽流向外喷发，散落于周围区域。由于这些相互作用，地面变得坑坑洼洼，留下了形似蜘蛛的沟槽。

尽管科学家们对这一理论充满信心，但直到现在他们都无法证明它。9 月 11 日发表于《行星科学杂志》的一项新研究，测试了基弗模型是否是这些春季变化的原因。在一个名为‘冰环境脏真空模拟试验台’（DUSTIE）的桶状腔室中，喷气推进实验室的一个团队能够在极低的气压下将温度降至零下 301 华氏度（零下 185 摄氏度），以模拟实验中的火星大气。

该研究的主要作者劳伦·麦基翁（Lauren Mc Keown）和她的团队将 0.8 英寸（2 厘米）的模拟火星风化层置入 DUSTIE 中，然后注入冷却的二氧化碳气体，在模拟的土壤上形成了一层厚厚的半透明冰层。

冰层形成后，他们用下方的加热器给土壤加热，对不同的热量水平和位置进行实验。不同的情形形成了与每年留在火星上的各种光晕、坑洼和蜘蛛状的形状相似的不同图形。在很多情况下，一股烟柱从土壤中喷发而出，在一个案例中持续了长达 10 分钟。

“那是在一个周五的深夜，实验室经理在听到我的尖叫声后冲了进来，”已经努力制造这种羽流长达五年的麦基翁在一份美国国家航空航天局的新闻稿中说道。

研究人员能够在实验室中重现这些蜘蛛，并且观察到它们是按照基弗模型形成的，这一事实对于了解火星如今和过去的气候都很重要。麦基翁计划继续这个实验，使用模拟阳光而不是加热器，以便更准确地重现这颗红色星球上的状况。

尽管已经确认了它们的形成方式，但关于火星“蜘蛛”仍有许多悬而未决的问题。为什么它们只在某些区域形成？新的“蜘蛛”是每年都会形成，还是我们看到的结构只是火星条件适宜时形成它们所留下的痕迹，每次春季霜冻消失时就会显现出来？这些问题的答案将帮助研究人员获取无价的信息。