對火星能量平衡的突破性研究揭示了極地盈餘驅動著包括大規模沙塵暴在內的動態天氣模式，為火星氣候的穩定性提供了線索。休士頓大學（University of Houston）的科學家們取得了一項突破性的發現，它重塑了我們對火星氣候和天氣的認識，同時也為我們了解地球大氣過程提供了寶貴的線索。

一項新的研究將火星的極地能量過剩與其著名的全球沙塵暴聯繫起來。 在這些來自哈伯太空望遠鏡的對比影像中，我們的紅色鄰星出現了兩種截然不同的面貌，顯示了隨著南半球火星春季的到來，全球沙塵暴是如何吞噬火星的。 圖片來源：美國國家航空暨太空總署

這項研究由休士頓大學自然科學與數學學院物理系研究生拉里-關（Larry Guan）領導，在李黎明教授和蔣勳教授以及幾位著名行星科學家的指導下進行。 研究小組首次繪製了火星輻射能量預算（REB）的子午線剖面圖，這是衡量火星在不同緯度上吸收的太陽能和釋放的熱能之間平衡或不平衡的一種方法。

透過比較地球和火星的輻射能量預算，科學家可以深入了解這兩顆行星不同的氣候動態，其中火星表現出獨特的大氣行為。 圖片來源：NASA/JPL-Caltech 美國國家航空暨太空總署/JPL-加州理工學院

在全球範圍內，能量過剩會導致氣候變暖，而能量不足則會導致氣候變冷。 在火星上，REB曲線在形成火星天氣和氣候方面起著關鍵作用，揭示了這顆紅色行星大氣動力學的新細節。

這項研究成果發表在最近出版的AGU Advances上。

“建立火星首個經向輻射能量預算曲線的工作值得關注，」關說。 “了解地球的大尺度氣候和大氣環流在很大程度上依賴於REB剖面圖，因此有了火星的REB剖面圖，就可以進行關鍵的氣候學比較，並為火星氣象學奠定基礎。”

火星和地球REB 的比較。 資料來源：休士頓大學物理系

根據軌道航天器的長期觀測，該剖面圖詳細比較了火星與地球的REB，揭示了兩顆行星在接收和輻射能量方式上的顯著差異。 地球的熱帶地區能量過剩，極地地區能量不足，而火星的情況則剛好相反。

“在地球上，熱帶能量過剩導致氣候變暖和大氣層向上移動，而極地能量不足則導致氣候變冷和大氣層向下運動。這些大氣運動對我們地球上的天氣和氣候有重大影響。 然而，在火星上，我們觀察到極地能量過剩，而熱帶能量不足。

關說，這種盈餘在火星南半球的春季尤為明顯，在推動火星大氣環流和引發全球沙塵暴（火星天氣最顯著的特徵）方面起著至關重要的作用。 這些巨大的風暴可以籠罩整個星球，大大改變了能量的分佈，提供了影響火星天氣模式和氣候的動態元素。沙塵暴和REB之間的相互作用，以及與極地冰層動力學之間的相互作用，揭示了可能塑造火星天氣模式和長期氣候穩定性的複雜反饋過程。

最近發現了地球全球範圍內的能量失衡，這在很大程度上導致了全球變暖，其程度與溫室氣體增加造成的暖化不相上下。 火星的大氣層較薄，也沒有人為影響，因此火星的環境與地球截然不同。 研究團隊目前正在研究火星上潛在的長期能量失衡及其對火星氣候演變的影響。

李說：”兩顆行星之間的REB差異確實令人著迷，因此繼續監測將加深我們對火星氣候動態的了解。”

編譯自/ ScitechDaily