火星的冰蓋經歷著動態的季節性變化，形成了迷人的地質結構。當歐洲太空總署的火星快車拍攝到了火星南極地區春天到來時，從厚厚的冬季冰霜中出現的一系列令人驚嘆的地貌。 與周圍的冰雪環境相比，其中一些地貌的顏色深得出奇，因此被稱為”隱秘地形”。

這張來自歐空局火星快車號的圖片顯示的是火星南極地區，稱為Australe Scopuli。 該地區因春天的到來和冰蓋的消退而呈現出豐富的地形。 圖片來源：ESA/DLR/柏林大學

火星的季節性極冠主要由二氧化碳冰構成，其中夾雜著一些水冰。 春天，這些冰部分昇華–直接從固體變成水蒸氣–向火星稀薄的大氣層釋放大量氣體。 到了秋天，水汽重新凝結，導致極冠擴大。 到了深冬，它們甚至可能達到緯度55 度–如果換算到地球北半球，大致相當於蘇格蘭和丹麥的南部。

這張圖片顯示的是火星上一個被稱為Australe Scopuli 的區域。 它位於火星南極地區。 大白框所勾勒的區域是歐空局火星快車軌道器上的高解析度立體相機於2024 年4 月2 日在第25569 號軌道上拍攝到的區域，而小白框顯示的是新影像集中的地表部分。 圖片來源：NASA/MGS/MOLA 科學小組

這種凍融循環產生了各種奇特的地表特徵，其中許多都拍攝於這些靠近火星南極的Australe Scopuli地區的圖像中。 這些影像由火星快車上搭載的高解析度立體相機（HRSC）於2024 年4 月2 日南半球春季拍攝。

主影像的左側主要是厚厚一疊裸露的層狀沉積物，這些沉積物是冰層凍結後形成的，其中夾雜著不同數量的塵埃。 主圖右側顯示的是這些極地層狀沉積物的光滑表面。

這張彩色編碼地形圖顯示的是火星南極地區一個名為Australe Scopuli 的區域。 該地區因春天的到來和冰蓋的退卻而呈現出豐富的地形特徵。 圖片來源：ESA/DLR/FU Berlin

深色地形佔據了畫面的中心。 由於不清楚為什麼這些新出現的地形比冰蓋的其他部分顏色更深，因此最初被稱為隱藏地形，現在研究人員對這一動態區域的變化過程有了更好的了解。

放大主圖（本頁上圖）中的黑暗區域可以發現，火星表面覆蓋著不同比例的多邊形圖案。 每個多邊形都以溝槽或山脊為界，有時溝槽會凝結出明亮的冰霜。

這張立體影像顯示的是火星南極地區的一個名為Australe Scopuli 的區域。影像由歐空局火星快車軌道飛行器上的高解析度立體相機（HRSC）於2024年4月2日（軌道25569）拍攝的資料產生。 使用紅-綠或紅-藍眼鏡觀看時，可獲得三維立體視圖。 圖片來源：ESA/DLR/柏林大學

為了更近距離地觀察多邊形地形，我們可以使用歐空局微量氣體軌道器提供的更高解析度影像。 雖然這裡（上圖）顯示的例子來自火星南緯度的另一個地區，但它很好地說明了在一個寒冷的春天早晨，撞擊坑內和周圍的多邊形邊緣出現了殘冰。

在地球上，這種模式是北極和南極地區常見的圍冰期特徵，通常表示地下存在水冰。 圍冰期” 指寒冷氣候促成地形和景觀演變的區域和過程。這些多邊形是地面冰層在數年甚至數百年的凍融循環中形成的。研究火星上的這類圖案可以幫助研究人員破解火星的氣候歷史。

這張圖片顯示的是歐空局ExoMars 微量氣體軌道飛行器上的CaSSIS（彩色和立體表面成像系統）儀器在一個寒冷的春天早晨看到的火星南部中緯度地區的多角形霜凍地形。 多邊形的形成是由於反覆的凍融循環。 圖片來源：ESA/TGO／CASSIS

在整個影像的許多地方，都可以看到明亮和暗淡的扇形沉積物。 它們的範圍從幾十米到幾百米不等，方向與盛行風的方向一致。

初春時節，當陽光穿透半透明的二氧化碳冰層時，會使下層表面升溫。 冰層底部的冰開始昇華，形成被困的氣體袋。 壓力逐漸增大，上覆的冰層突然裂開。 氣體噴流衝破地表，攜帶底下的黑灰塵。 塵埃依盛行風的方向落回地表。

火星南極Australe Scopuli 地區部分區域的斜透視圖。 這裡有一系列冰川地形，包括裸露的冰層和塵埃（左側）、明亮的扇形地形（右側）以及暗色的花紋地形（最右側）。 圖片來源：ESA/DLR/柏林大學

這個過程類似於火星快車最近發布的另一張圖像中呈現的“蜘蛛”特徵。

當深色物質沉澱在冰層之上後，冰層和新的塵埃層相互作用，進入第二階段。

火星南極Australe Scopuli 地區部分區域的斜透視圖。 這裡有一系列冰河地形，包括裸露的冰層和塵埃（右上角）、暗色圖案地形（左上角）以及明暗相間的扇形地形。 圖片來源：ESA/DLR/柏林大學

深色物質比明亮、反光的冰吸收更多的陽光，因此它使落在上面的冰升溫，深色顆粒逐漸穿過冰層下沉。 同時，這也加速了冰的昇華過程，形成一個洞。 要麼在下面露出新的冰層，要麼在下沉的黑粒上面凝結出新的冰霜，從而在最初的黑扇面的位置形成一個明亮的扇面。

這一過程只有在春季才能觀察到。 一旦季節性半透明冰層完全昇華，扇形冰層就會變得與地表難以區分。

火星南極Australe Scopuli 地區部分區域的斜透視圖。 該區域有一系列冰川地貌，包括裸露的冰層和塵埃（從圖像左下角向右上方截斷）、明暗混合的扇形地形（圖像上半部分，尤其是向左側）以及暗色圖案地形（僅在圖像頂部邊緣可見）。 圖片來源：ESA/DLR/柏林大學

火星快車號於2003 年進入環繞紅色星球的軌道，正是由於火星快車號等飛行任務的長期存在，我們才能觀測到多年的季節變化，才能更好地了解曾經神秘莫測的地貌。

除了研究火星的冰蓋之外，HRSC 還向我們展示了火星的各種地質特徵，從風雕刻的山脊和溝槽到巨大火山側面的天坑，再到撞擊坑、構造斷層、河道和古老的熔岩池。

藝術家對火星快車的印象。 背景基於太空船高解析度立體相機拍攝的火星實際影像。 圖片來源：太空船圖片： ESA/ATG medialab; Mars： ESA/DLR/FU Berlin， CC BY-SA 3.0 IGO

火星快車也利用其八台儀器繪製了火星礦物地圖，探索了火星大氣的成分和循環，探測了火星地殼下的情況，並研究了火星環境。這項任務在其整個生命週期中取得了巨大的成果，使人們對我們的行星鄰居有了比以往任何時候都更加全面和準確的了解。

火星快車高解析度立體相機（HRSC）由德國航空航天中心（DLR）開發和運行。

編譯自/ SciTechDaily