據外媒報導，都柏林三一學院的研究人員揭開了神秘的“火星蜘蛛地形(spiders from Mars)”面紗。他們首次提供了證明火星表面這些獨特特徵可能是由二氧化碳冰的昇華形成的實物證據。“蜘蛛(spiders)”地形–更正式的叫法是araneiforms–是一種外形奇特的負地形樹狀槽放射狀系統，類似於樹枝或叉狀閃電的圖案。

這些在地球上沒有發現的特徵被認為是由火星春季乾冰直接從固體轉變為氣體而刻入火星表面的。跟地球不同的是，火星的大氣層主要由二氧化碳組成，隨著冬季氣溫的下降，這些二氧化碳會以結冰和形成霜的形式沉積在火星表面。

三一學院的研究團隊及英國杜倫大學、開放大學的同行們進行了一系列相關實驗。他們於3月19日將最新發現成果發表在了《Scientific Reports》上。

火星模擬艙

領導了這項研究的Lauren McKeown博士指出：“這項研究提出了第一套表明火星表面過程被認為改變了極地景觀的經驗證據。Kieffer假說已經被廣泛接受了十多年，但直到現在，它還只是建立在一個純粹的理論框架中。（現在）這些實驗直接表明，我們在火星軌道上觀察到的蜘蛛圖案可以通過乾冰從固體直接轉化為氣體而雕刻出來。這令人興奮，因為我們開始更多地了解火星表面的季節性變化。”

研究小組在二氧化碳冰塊的中心鑽孔，然後用類似於拱廊的爪子將它們懸浮起來並懸浮在不同顆粒大小的顆粒層之上。他們將真空室中的壓力降低到火星大氣壓力(6mbar)條件下，然後使用槓桿系統將二氧化碳冰塊放置在火星表面。

實驗中，研究人員使用了萊頓弗羅斯特效應的效應，即如果一種物質接觸到比其昇華點熱得多的表面它就會在自身周圍形成一層氣體。當塊體到達沙質表面時二氧化碳直接從固體轉變為氣體，可以看到物質以羽流的形式從中心孔中逸出。

在另一個例子中，一旦塊體被移除，蜘蛛狀圖案就會被逸出的氣體侵蝕。當使用較細的晶粒尺寸時，蜘蛛狀圖案的分支更多，而當使用較粗的晶粒尺寸時分支則更少。

這是這一現存表面過程的第一套經驗證據。

三一學院地理系的Mary Bourke博士指導了這項博士研究，她表示，這項創新工作支持了一個新興的主題，即當前火星上的氣候和天氣不僅對動態表面過程有重要影響而且對未來任何機器人和/或人類對這個星球的探索都有重要影響。

關於蜘蛛地形形成的主要假說（Kieffer’s hypothesis）認為，在春天，陽光穿透半透明的冰層以加熱冰層下的地形，冰會從底部昇華進而導致壓力增加並最終導致冰破裂、讓加壓的氣體從冰的裂縫中逸出，逸出氣體的路徑將會留下大家今天在火星上觀察到的樹枝狀圖案，而沙塵/塵埃物質將會以羽流的形式沉積在冰的頂部。

然而直到現在，人們還不知道這樣的理論過程是否可行，並且這個過程從未在火星上被直接觀察到過。

此外，研究人員還觀察到，當二氧化碳塊被釋放出來並允許在沙床中昇華時，昇華比預期的要強烈得多。這一觀測結果將有助於理解火星上其他跟二氧化碳昇華相關的過程模型，如火星上線性沙丘溝壑周圍的橫向循環擴散流的形成。