火星探密：南半球大气循环剧烈北半球更湿润

http://www.sina.com.cn 2002年03月23日 09:30 新浪科技

　　为什么火星北半球是湿润的？最近，美国加利福尼亚技术研究所的马克-理查森、和新泽西州地球物理流体动力学实验室的约翰-威尔逊，对火星大气成功地进行了一个新的计算机模拟分析。结果显示，由于火星地理状况的原因，导致了其北、南两半球大气循环模式的不同。正是这种不同，使得火星的北极地带含有更多的水，从而增加了那里季节性冰盖的含量。

　　理查森和威尔逊发现，稀薄的火星大气的主要成分为二氧化碳。在火星南半球，大气对流循环的程度比其北半球者更加剧烈。从模拟计算中得知，火星南北极高度的差别很大，火星南极平原的高度比之北极者，大约高出6公里。而如果以地球作为比较来说，青藏高原的平均高度则只是超过海平面4公里。正是因为这种极地高度的不同，使得火星两半球大气循环的模式不同。其差异从总体上引起火星从南半球向北半球输送水蒸汽，而这水蒸汽的来源是在夏季融化的各极地冰盖中的水冰。

　　理查森和威尔逊通过模拟演算，认为火星绕太阳公转的怪异轨道，并不对火星大气循环中的不对称性起主要作用。火星公转轨道的形状，决定着在南半球夏季时节，火星与太阳的距离很近。然而，如果在模拟过程中将此距离改变，也并不改变火星大气循环的不对称性。

　　火星表面大气循环发生的规模，比地球上大气循环的规模要大得多。在赤道，被加热的气体通过对流而上升。热的气体在循环过程中冷却，随后就地下沉，并且再回流赤道。这样便使循环的气体产生出了两个大循环圈，在南北半球各有一个，称为“哈得利细胞”(Hadley cells)。哈得利细胞在时刻运输着源自行星表面的水蒸气和尘埃。理查森和威尔逊的模拟结果显示，在火星的南半球，哈得利细胞循环得更加强劲，使得其输送的尘埃和水蒸气，有可能漏过赤道，而被挤到北半球。在1990年代后期发射的火星“星球探测者太空船”传回地球的资料，清楚地显示出火星北半球和南半球的冰盖不同。季节性的火星北极冰盖，粗糙、有凹痕，并且看起来，它们在北半球的所有地方都几乎一样。而火星南极的冰盖，则被自然的腐蚀所雕塑，成为各种奇异的形状，看起来好象一块永久性的冰毡。

　　所有这些不同中的一部分原因，可能就是由于火星大气循环中的不对称性所引起。目前仍不清楚，火星每一处极地冰盖中含有多少水冰，因为其成分中的大多数是冷冻状态的二氧化碳，即干冰。火星的“奥德塞太空船”从上个月开始向地球传回探测数据，其信息正在协助科学家逐渐阐明水冰是如何分布到整个火星的。这些最新结果显示出火星极地冰的特征，其形成过程被称为分层沉积，即由尘埃层和冰层所交替地组成，在火星两极都可看到此分层沉积。理查森和威尔逊认为，在火星北半球，分层沉积增长得更加迅速，尽管目前还仍不能够从足够近的距离、较长时间地观察火星，从而判明这是否真实。