在太阳系最高的火山上意外发现水冰

一些火星火山似乎存在奇特的小气候。

奥林匹斯山上的霜冻呈蓝色。

图片来源：ESA/DLR/FU Berlin

行星科学家发现火星最高峰上方发生了真正意想不到的事情。塔尔西斯地区的火山显示出霜的痕迹，但它不像火星其他地方那样冻结了二氧化碳。这霜实际上是水冰。  

火星有一层稀薄的大气层，主要由二氧化碳组成，这些死火山在其中的很大一部分中升起。最大的是奥林匹斯山，这是一座直径 600 公里（370 英里）的盾状火山，大约相当于整个亚利桑那州的大小。根据测量高度的方式，它的高度约为 25 公里（15.5 英里），是地球最高峰珠穆朗玛峰（我们都认为珠穆朗玛峰的发音错误）的 2.5 到 3 倍。

其他火山 Arsia Mons、Pavonis Mons 和 Ascraeus Mons 的高度都在 14 至 18 公里之间。火山口的凹陷形成了霜凝结的场所，这种独特的小气候使得即使在火山的低纬度地区也能凝结水冰。由于火星大气层非常稀薄，预计海拔高度不会导致霜的形成。

“我们认为火星赤道周围不可能形成霜，因为阳光和稀薄大气的混合使表面和山顶的温度保持相对较高——这与我们在地球上看到的情况不同，在地球上你可能会看到霜冻的山峰，”铅作者 Adomas Valantinas 在伯尔尼大学攻读博士生时发现了这一发现，现在是布朗大学的博士后研究员，他在发给 Science-News.dev 的一份声明中说。 

“它在这里的存在令人兴奋，并暗示有特殊的过程在起作用，导致霜的形成。 ”

多年来，研究人员一直在研究火星春季期间从阿尔西亚蒙斯形成的水冰云。现在，那里似乎发生了更多的水事件。火山似乎将火星大气中存在的少量水分集中到顶部的一个区域，那里的条件正好适合冰凝结。

彩色和立体表面成像系统首席研究员尼古拉斯·托马斯 (Nicolas Thomas) 补充道：“风沿着山坡向上，将相对潮湿的空气从地表附近带到更高的高度，在那里凝结并以霜的形式沉积下来。” u>CaSSIS）在痕量气体轨道器（TGO）上，这是这一发现的关键仪器。 

 “我们实际上看到这种情况发生在地球和火星的其他地方，同样的现象导致了季节性的火星阿尔西亚蒙斯拉长云。我们在火星火山顶部看到的霜似乎特别沉积在破火山口的阴影区域，那里的温度较低。 ”

这些火山不仅是整个太阳系中最高的火山，而且对它们的研究也非常深入。那么为什么以前没有看到过呢？

“有几个原因：首先，我们需要一个可以让我们在清晨观察某个地点的轨道。虽然欧空局的两个火星轨道飞行器——火星快车和 TGO——拥有这样的轨道，可以在一天中的任何时间进行观测，但其他机构的许多火星轨道飞行器却与太阳同步，只能在下午进行观测，”Valantinas 解释道。 

“其次，霜沉积与火星季节寒冷有关，这使得发现它的窗口变得更加狭窄。简而言之，我们必须知道何时何地寻找短暂霜冻。我们碰巧在赤道附近寻找它进行其他一些研究，但没想到在火星的火山顶部看到它！ ”

这一发现为我们对火星上的水的了解和期望增加了一些重要的知识，并且对于机器人和人类的未来探索都很重要。

该研究发表在《自然地球科学》上。