火星大氣層非常稀薄，其密度幾乎是地球上的百分之一，而引力約隻有地球的三分之一，因此，火星沙塵暴可以也可能會(hui) 蔓延到火星全球。對於(yu) 未來的火星任務，了解或許這個(ge) 星球的大氣環境並預測它的“情緒”很重要。由西班牙天體(ti) 物理學研究所(IA)和裏斯本大學加布裏埃拉·吉利(Gabriella Gilli)領導的一項新研究，可能會(hui) 改進我們(men) 描述和預測火星天氣的方式。

其研究成果發表在《地球物理研究》期刊上，這項研究表明：在火星稀薄大氣中向上移動的重力波，由空氣擾動引起，可以對整個(ge) 大氣產(chan) 生強烈影響。理解這一過程可能會(hui) 解釋在火星這顆紅色星球上觀察到的太空任務，與(yu) 科學家們(men) 用來弄清楚火星大氣是如何運做的計算機模擬之間的一些不同之處，大氣重力波是空氣密度和溫度在大氣中傳(chuan) 播的微小波動。

（上圖所示）這張火星沙塵暴照片是由美國宇航局火星勘測軌道器拍攝的，在極地附近可以看到水冰雲(yun) ，凹槽是由壓力或溫度振蕩產(chan) 生，這是重力波的特征，這些波浪很可能是由風吹過隕石坑山脊引起。圖片：NASA/JPL-Caltech/MSSS

這些波可以由許多過程產(chan) 生，比如暖空氣和冷空氣的相互作用，或者山脈上的空氣流動，所有這些都擾亂(luan) 了大氣的穩定分層。當這些波傳(chuan) 輸和釋放能量時，它們(men) 會(hui) 使風加速，或減緩為(wei) 微風。因此，眾(zhong) 所周知，它們(men) 在地球以及火星和金星的全球大氣循環中扮演著重要角色。研究把重點放在對大氣三維模擬與(yu) 火星勘測軌道器火星氣候探測儀(yi) 觀測結果之間的比較。

（上圖所示）火星大氣密度幾乎是地球密度的百分之一，在這張1976年由NASA的海盜1號任務拍攝的圖像中，可以看到它是一個(ge) 半透明的層。圖片：NASA/Viking 1

對流產(chan) 生重力波模型中包含的內(nei) 容，為(wei) 觀測和模擬之間的一些剩餘(yu) 分歧，提供了一個(ge) 看似合理的物理解釋。根據目前的研究，這些波動似乎與(yu) 整個(ge) 大氣周期性振蕩相互作用，稱為(wei) 日潮汐，這種振蕩是由晝夜溫差引起的。在火星上，由於(yu) 其薄薄的包層，這些潮汐比地球上的強得多。這項研究表明，重力波對火星日潮汐的影響，往往會(hui) 減緩50公裏以上高度的風，這與(yu) 在火星上實際觀察到的情況更一致。

（上圖所示）重力波特有的大氣密度變化可能會(hui) 在雲(yun) 層上留下痕跡，因為(wei) 在印度洋上空的這塊雲(yun) 層上可以看到指紋，這是美國宇航局泰拉任務所拍攝的。圖片：NASA/GSFC/LaRC/JPL, MISR Team

研究使用了巴黎梅托洛基動力學實驗室(LMD)開發的三維模型，該模型正在不斷更新，以便更真實地代表火星氣候。它是對流引起重力波的計算機表示，其特性可以在檢查模擬天氣輸出（即風速、密度和溫度振蕩）是否更接近航天器記錄的數據時進行調整。這些行星模型也是理解這些世界和地球之間的差異和相似之處，以及理解地球演化的關(guan) 鍵。

將繼續研究地球鄰近行星的氣候模型，並利用來自未來任務（如火星2020號）的新數據。將這些模型應用於(yu) 類似地球的太陽係外行星也至關(guan) 重要，這樣才能預測未來幾年計劃用來研究遙遠世界的儀(yi) 器能觀測到什麽(me) 。

博科園｜www.bokeyuan.net

博科園｜研究/來自：西班牙航空航天研究所

參考期刊《地球物理研究》

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