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这是火星上的新年，虽然新年意味着地球北半球的冬天，但在这颗红色星球的同一地区，它意味着春天的开始。这意味着冰正在融化，导致了各种有趣的事情。喷气推进实验室的研究科学家Serina Diniega解释道。美国国家航空航天局/姓名
这颗红色星球的北半球经历了一个活跃的——甚至是爆炸性的——春季解冻，而不是冬季的仙境。
虽然地球上的新年即将到来，但火星科学家却走在了前面：2024年11月12日，这颗红色星球完成了一次绕太阳的旅行，这促使一些研究人员举杯庆祝。
但是火星的一年，即687个地球日，在火星的北半球和地球的北半球以一种非常不同的方式结束：冬天在这里开始，春天在那里开始。这意味着气温正在上升，冰层正在变薄，导致霜冻雪崩从悬崖边坠落，二氧化碳气体从地面爆炸，强风帮助重塑北极。
“地球上的春天有很多涓涓细流，因为水冰逐渐融化。但在火星上，一切都发生在爆炸中，”在美国宇航局南加州喷气推进实验室研究行星表面的塞丽娜·迪尼加说。
火星稀薄的大气层不允许液体像地球那样在表面聚集。冰不会融化，而是升华，直接变成气体。春天的突然转变意味着许多剧烈的变化，因为水冰和二氧化碳冰——干冰，在火星上比冻结的水多得多——都变弱并破裂。
“你会看到很多裂缝和爆炸，而不是融化，”迪尼加说。“我想会很吵。”
利用2005年发射的NASA火星勘测轨道飞行器（MRO）上的照相机和其他传感器，科学家们研究了所有这些活动，以提高他们对形成动态火星表面的力量的理解。以下是他们追踪的一些数据。
2015年，MRO的高分辨率成像科学实验（HiRISE）相机捕捉到了一块66英尺宽（20米宽）的自由落体二氧化碳霜块。迪尼加说，这样的偶然观测提醒人们，火星与地球有多么不同，尤其是在春季，这些表面变化最为明显。
火星的春天有很多冰的破裂，这导致了这个66英尺宽（20米宽）的二氧化碳霜块，这是由美国宇航局火星探测器上的HiRISE相机在自由落体状态下捕捉到的
nasa /喷气推进实验室-加州理工学院/亚利桑那大学
迪尼加说：“我们很幸运，我们有像MRO这样的航天器观测火星的时间这么长。”“近20年的观察让我们捕捉到了雪崩这样的戏剧性时刻。”
迪尼加依靠HiRISE来研究火星春天的另一个怪癖：从火星表面喷出的气体间歇泉，喷出由沙子和灰尘组成的黑色风扇。这些爆炸性喷流是由于二氧化碳冰的高能升华而形成的。当阳光透过冰照射时，它的底层变成气体，形成压力，直到它爆发到空气中，形成那些黑色的物质风扇。
当光线穿过火星上的二氧化碳冰时，它会加热它的底层，而不是融化成液体，而是变成气体。积聚的气体最终形成爆炸性间歇泉，将黑暗的碎片扇抛到地表。光线可以穿透火星上的二氧化碳冰
但要想看到最新扇形的最佳样本，研究人员必须等到2025年12月，那时南半球的春天开始了。在那里，粉丝更大，定义更明确。
两个半球与冰有关的活动的另一个区别是：一旦一些北部间歇泉周围的所有冰在夏季升华，在泥土中留下的是冲刷痕迹，从太空看，它们看起来像巨大的蜘蛛腿。研究人员最近在喷气推进实验室重现了这一过程。
有时，二氧化碳间歇泉从火星上被冰覆盖的地区喷发出来后，会在火星表面留下冲刷痕迹。到了夏天，冰都融化了，这些长长的冲刷痕迹看起来就像巨型蜘蛛的腿。NASA/JPL-Caltech/亚利桑那大学
对于多伦多约克大学的艾萨克·史密斯来说，春季最吸引人的课题之一就是火星北极的德克萨斯州大小的冰帽。冰封的圆顶上蚀刻着旋转的槽，露出了下面红色表面的痕迹。这种效果就像咖啡拿铁里的牛奶漩涡。
“这些东西很大，”史密斯说，并指出有些东西有加州那么长。“你可以在南极洲找到类似的槽，但规模没有这么大。”
随着温度的升高，强大的风会在火星北极的冰盖上雕刻出深深的沟槽。其中一些槽有加利福尼亚那么长，给火星北极带来了标志性的漩涡。这张照片是由美国宇航局现已停止活动的火星全球勘测者号拍摄的。美国国家航空航天局/姓名/ mss
快速、温暖的风在千万年的时间里塑造了螺旋形的形状，而这些槽作为春季阵风的通道，随着北极冰开始融化，阵风变得更加强大。就像南加州的圣安娜风或落基山脉的奇努克风一样，这些阵风在穿过低槽时速度和温度都会加快，这就是所谓的绝热过程。
切割北极槽的风也重塑了火星的沙丘，导致沙子堆积在一边，同时从另一边带走沙子。随着时间的推移，这个过程导致沙丘迁移，就像地球上的沙丘一样。
去年9月，史密斯与人合著了一篇论文，详细介绍了冬季二氧化碳霜是如何在极地沙丘上沉淀，并将它们冻结在原地的。当春天霜冻全部融化时，沙丘又开始迁移。
这些位于火星北半球的沙丘被霜包围着，这是由美国宇航局的火星探测器从上面拍摄的
在2022年9月8日使用其HiRISE相机拍摄。NASA/JPL-Caltech/亚利桑那大学
每个北方的春天都有点不同，变化导致冰升华的速度或快或慢，控制着表面上所有这些现象的速度。这些奇怪的现象只是火星季节变化的一部分：南半球有自己独特的活动。
位于图森市的亚利桑那大学运营着HiRISE，它是由科罗拉多州博尔德市的鲍尔航空航天技术公司建造的。NASA喷气推进实验室是位于加州帕萨迪纳的加州理工学院的一个分支，为位于华盛顿的NASA科学任务理事会管理火星侦察轨道器项目。
