新理論或可解開火星表面沙粒產生波紋的成因
共同原因有可能顛覆以往的認知。沙紋非常迷人。它們是對稱的,但造成它們的風卻很不對稱。此外,它們在火星和地球上都能找到。如果在火星上發現的同樣效果也能在地球上找到,那麼它們將會更加迷人。如果一個統一的理論可以解釋它們在太陽系兩顆不同行星上的形成,那會怎麼樣呢?
在這張火星沙丘頂面的照片中,可以看到兩種大小的風刻波紋。地球上也有沙丘和較小的波紋。較大的波紋–大約相隔10 英尺(3 公尺)–是地球上沒有的類型。圖片來源:NASA/JPL-Caltech/MSSS
這是內蓋夫本古里安大學物理學家Hezi Yizhaq 教授和Itzhak Katra 教授及其來自丹麥、德國、義大利、中國和美國的同事在《自然-地球科學》雜誌上發表的封面文章中提出的觀點。
納米布沙漠的風在沙地上掀起大小不一的波浪。從高高的沙丘上往下看,可以看到細沙形成的筆直的小波浪,以及覆蓋著顆粒粗沙的更大的巨浪。粗沙呈灰色,而形成沙丘的細沙呈紅色。圖片來源:Hezi Yizhaq 教授
2015 年,美國國家航空暨太空總署好奇號探測器在火星上拍攝到的沙紋顯示出兩種截然不同的形態–大波紋(米級)和較短的”撞擊”波紋形態(分米級) 。此後提出的主流理論認為,較小尺度的波紋是由風傳播的顆粒的撞擊機制產生的,就像地球上的普通波紋一樣,而較大的波紋則是由於水動力不穩定性形成的,就像水下波紋一樣。此外,人們也認為,在火星上產生波紋的物理條件不可能在地球上產生波紋。
實驗證據
然而,伊扎克教授和卡特拉教授利用本古里安大學的風洞和奧胡斯大學的火星隧道通過實驗證明,地球上可能存在這種現象,只是我們還沒有註意到,因為我們不知道應該去尋找它。
伊扎克教授解釋說,模仿火星沙並不容易,因為火星沙比地球上的沙更細,但當他們決定嘗試用小玻璃球來代表細沙粒時,突破出現了。
內蓋夫本古里安大學風洞中接收到的直徑為90 微米的玻璃球所產生的波浪。從圖中可以看到兩種尺度的波。波長為幾公分的小波和波長約10 公分的大波類似於水流產生的波浪。 “好奇號”火星車發現火星上存在兩種尺度的波浪。圖片來源:Hezi Yizhaq 教授/BGU
此外,國際研究小組也提出了一個統一的理論框架,用來解釋火星和地球上的沙紋。在最基本的層面上,火星上由風引起的沙紋看起來就像是地球上由水引起的沙紋。
“要證明我們的理論,還需要進行更多的研究,包括實地考察和實驗,但能在我研究了20 多年的領域中提出如此嶄新的理論,實在令人驚嘆。走出去,嘗試在地球上發現可以在火星上清楚看到的東西,這令人興奮,”Yizhaq 教授說。
丹麥奧胡斯大學的風洞可以將壓力降低到火星的壓力,而火星上的壓力比地球上的大氣壓力小200 倍。風洞位於紅色大水箱內。圖片來源:Hezi Yizhaq 教授/BGU
編譯來源:ScitechDaily