來自NASA毅力號的報告:火星多雲的天氣又來了
火星上的雲很像地球上的捲雲,但更薄。雖然地球上的雲層可以包含液態水,但火星上的低溫和壓力只允許水冰(和二氧化碳冰)雲的形成。然而,這些水冰雲在光學上是很薄的,因為火星大氣中的水含量很低;如果所有的水都在表面,它將會形成一個比一根頭髮絲還薄的雲層。
研究雲層有助於我們了解火星上的大氣層和水循環是如何運作的,例如水蒸氣是如何被大氣環流輸送的,溫度和水的豐度是如何隨高度變化的。通過觀察雲層的運動,我們還可以了解到大氣層高處的風速和風向,否則我們無法測量。儘管這些雲層很薄,但仍然對當今大氣層的加熱和冷卻有影響,在過去,雲層可能在維持一個更溫暖的大氣層方面發揮了更大的作用,使液態水在火星表面流動。

火星車毅力號第691天–左側導航相機。這張圖片是在日出前拍攝的,指向東方。美國宇航局的火星毅力號探測器使用其機載的左導航相機(Navcam)獲得了這張圖片。該相機位於火星車桅杆的高處,用於輔助駕駛。這張圖片是在2023年1月29日(第691天),當地平均太陽時為06:14:49時獲得的。資料來源:NASA/JPL-Caltech
火星雲層有季節性的模式。在北半球夏至前後的幾個月裡,軌道航天器在南緯~10°和北緯30°之間觀察到大量的雲層活動。毅力號正在探索Jezero火山口,它位於北緯18°左右,因此正處在一個從表面觀察這些雲的好地方。目前,我們離這個多雲季節的名義開始時間還有一個多月,但已經開始看到更多的雲層活動。圖中所示的圖像是由漫遊者的導航相機(Navcam)在任務的第691索爾拍攝的,在日出前不久向東望去,顯示了被旭日照亮的薄雲層。
定期拍攝Navcam圖像和影片,以研究Jezero火山口上方雲層的時間、運動和形態。當周圍有很多雲層時,毅力號還會還拍攝Mastcam-Z圖像(包含更多的光譜信息),以了解更多關於這些雲層的構成,如平均顆粒大小。團隊還使用火星環境動力學分析儀(MEDA)傳感器監測雲層。MEDA的輻射和塵埃傳感器(RDS)測量不同波長的入射太陽輻射,並能檢測到雲層何時阻擋或散射到達傳感器的部分陽光。MEDA的熱紅外傳感器(TIRS)測量來自天空和表面的熱輻射,也可以提供關於雲層的信息。例如,如果日落前後有云,太陽下山後,地表溫度下降的速度會比平時慢,因為即使這些薄雲也會發出足夠的向下的熱輻射,繼續溫暖地表。最後,MEDA的向上指向的Skycam相機每天都在拍攝尋找雲層的圖像。
預計隨著火星北半球接近和進入多雲的季節,雲層會越來越多,所以我們將在觀測中註意有趣的雲層活動。在去年多雲季節接近尾聲時,我們看到了以前從未在地球之外發現的東西:圍繞太陽的光環,持續了幾個小時。光暈是由大冰晶折射和反射造成的,只有在有足夠大的水蒸氣濃度時才能形成。當我們在今年的火星年達到相同的時間時,我們肯定會再次關注光環,這將是在10月底左右。
