震驚！科學家竟在實驗室重現火星蜘蛛狀結構

每年春天，當冬季的霜凍消退時，像“蜘蛛”一樣的球狀體和蔓延的“腿狀物”會出現在火星南半球。它們被稱爲蛛網狀地形，加利福尼亞州帕薩迪納市美國國家航空航天局噴氣推進實驗室（JPL）的科學家們最近在地球上的真空中重現了這些地形，以更好地瞭解它們是如何形成的，以及它們能就火星氣候向我們透露哪些信息。

自 2003 年研究人員使用美國國家航空航天局的火星全球勘測者軌道器發現蛛網狀地形以來，他們一直認爲這種地形——連同類似的諸如暈狀、煎蛋狀或蕾絲狀的圖案——是通過一種稱爲基弗模型的過程形成的。

每年冬天，二氧化碳都會從火星大氣中凝結到火星風化層上，形成半透明的冰板。基弗模型指出，太陽輻射能夠穿過冰層，加熱下面的岩石地面，這反過來又會以一種溫室效應的方式釋放紅外線輻射，從底部向上加熱冰層，導致其昇華（直接變爲氣體，比如干冰）。這會導致壓力不斷積聚，直至冰層破裂，當氣體膨脹並逸出時形成裂縫。在此過程中，塵埃和碎片形成的羽流向外噴發，散落於周圍區域。由於這些相互作用，地面變得坑坑窪窪，留下了形似蜘蛛的溝槽。

儘管科學家們對這一理論充滿信心，但直到現在他們都無法證明它。9 月 11 日發表於《行星科學雜誌》的一項新研究，測試了基弗模型是否是這些春季變化的原因。在一個名爲‘冰環境髒真空模擬試驗檯’（DUSTIE）的桶狀腔室中，噴氣推進實驗室的一個團隊能夠在極低的氣壓下將溫度降至零下 301 華氏度（零下 185 攝氏度），以模擬實驗中的火星大氣。

該研究的主要作者勞倫·麥基翁（Lauren Mc Keown）和她的團隊將 0.8 英寸（2 釐米）的模擬火星風化層置入 DUSTIE 中，然後注入冷卻的二氧化碳氣體，在模擬的土壤上形成了一層厚厚的半透明冰層。

冰層形成後，他們用下方的加熱器給土壤加熱，對不同的熱量水平和位置進行實驗。不同的情形形成了與每年留在火星上的各種光暈、坑窪和蜘蛛狀的形狀相似的不同圖形。在很多情況下，一股煙柱從土壤中噴發而出，在一個案例中持續了長達 10 分鐘。

“那是在一個週五的深夜，實驗室經理在聽到我的尖叫聲後衝了進來，”已經努力製造這種羽流長達五年的麥基翁在一份美國國家航空航天局的新聞稿中說道。

研究人員能夠在實驗室中重現這些蜘蛛，並且觀察到它們是按照基弗模型形成的，這一事實對於瞭解火星如今和過去的氣候都很重要。麥基翁計劃繼續這個實驗，使用模擬陽光而不是加熱器，以便更準確地重現這顆紅色星球上的狀況。

儘管已經確認了它們的形成方式，但關於火星“蜘蛛”仍有許多懸而未決的問題。爲什麼它們只在某些區域形成？新的“蜘蛛”是每年都會形成，還是我們看到的結構只是火星條件適宜時形成它們所留下的痕跡，每次春季霜凍消失時就會顯現出來？這些問題的答案將幫助研究人員獲取無價的信息。