美国科学家解开火星极地冰盖螺旋冰槽之谜(图)

http://www.sciencehuman.com   科学人 网站 2004-03-30

火星极地螺旋冰盖概览 　　

　　火星极地冰盖的螺旋发射状峡谷已经困扰科学家多年。巨大的弧形冰槽象风车的旋转壁一样向外伸展，从而使极地冰盖的总体形状看起来与台风、螺旋星系、甚至某些贝壳相似。

　　亚利桑那大学的地球物理学助理教授Jon Pelletier认为，由于火星的轴与太阳轨道存在倾角，导致冰盖裂缝一侧的冰不断被加热、蒸发，使得冰隙迅速变得又宽又深。而水蒸气将在冰槽的另一侧被冷却，并再度凝结。最终，冰槽形成了一个深1公里的峡谷。这样的冰槽覆盖了火星数百公里的范围。并且，这一地貌似乎仅存在于火星。

火星北极冰盖三维模拟图

巨大的冰槽按照对数螺线的模式沿着中心向外发散 　　

　　火星稀薄的大气和特有的倾角导致火星极地冰盖特有的螺旋模式。地球极地冰盖之所以不存在这样的现象与洋流和气流对温度的调节有关。

　　Pelletier还指出，火星冰盖螺旋模式的存在并非偶然。他们的螺旋臂一直在按照一种被称为对数螺线的模式延伸。螺旋臂在中心区域连接在一起，并迅速向外延伸。这一螺旋模式在自然界司空见惯，正如上述台风、贝壳、螺旋星系的模式一样。

　　1976年，美国宇宙探测器“海盗号”首次拍摄到火星极圈内螺旋形冰封峡谷的照片。从那时起，科学家们就一直在试图弄清楚这种独一无二的冰封结构是怎样形成的。火星两极这种深深的螺旋形沟壕绵延数百公里，根据以前科学家们的设想，这种峡谷可能是冰块伴随着风力作用或极地冰川的移动周期性冻结和融化而形成的。

　　然而，即将出版的《地质学》杂志4月刊上将刊登美国亚利桑那大学地貌学专家约翰-佩雷蒂尔的一篇研究文章，在此文章中他将对火星冰川的螺旋结构提出全新的解释。佩雷蒂尔利用计算机对火星极地冰川结构的形成情况所进行的模拟结果显示，事实上，形成火星极地如此复杂的地貌并不是靠什么神奇的力量，原因很简单，就是因为火星两极地区周而复始地进行着两种过程的周期性更迭：热与冷，仅此而已。

　　另外，火星所特有的各种复杂条件也可以对形成这种螺旋形地貌结构做出解释，就是那火星25.2度的自转轴倾角和薄弱的火星大气。火星上一年大部分时间内的气温都不会超过冰点，只有在持续时间极短的夏季里火星极冠上的冰才可能融化。为了清楚地说明问题，我们拿一条冰川裂缝来举例说明：在一个火星日特定的时间内，太阳只照射到裂缝的一边并烘热融化它，这样裂缝就开始逐渐变得更宽更深。随着火星自转的进行，原来没有照到太阳的一侧现在也开始慢慢融化了。就这样日复一日，年复一年。在计算机模拟实验中，佩雷蒂尔还核算了火星自转和绕太阳公转的速度，结果表明，最初一个不大的裂缝经过数千年的周期性融化和冻结便可以形成一个深达一公里、长达数百公里的如螺旋般弯曲的壕沟。

　　至此，有人可能忍不住要问，那地球极圈内也有大量冰川，而且地球自转轴的倾角(23.45度)也与火星的差不了多少，为什么地球两极形成不了如此冰川地貌呢？对此，科学家的解释是：地球大气底层的温度主要由洋流和风所决定，而火星大气非常稀薄，也完全没有海洋，其表面的温度主要由太阳光照射的角度来决定，因此会产生如此巨大差异。(综合报道）

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