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放大查看。认识一下阿尔西亚山延长云。它每年都会在火星火山阿尔西亚山附近形成，可延伸至很远距离。火星快车号探测器曾拍摄到这一景象。这种云常被认为是火星上最奇特的云。一项来自法国的新研究指出，唯有罕见的特殊物理机制才能解释其行为。图片来自欧空局。
火星上的云层相当常见，尽管其大气层十分稀薄。其中一些云层甚至显得颇为奇特。 例如，源自阿尔西亚山（ArsiaMons）的阿尔西亚山细长云（AMEC），便是一种特殊云系。它每年春季和夏季都会重现，形成于火山下风方向。然而，其形成机制究竟是什么？ 一项来自法国的新研究指出，这种火星上最奇特云层的行为，可由一种此前尚未观测到的特殊物理过程加以解释。
火星上最奇特的云
火星的大气极为稀薄，但这颗红色星球确实存在云层，其中一些云层甚至颇为奇特。
火星上最奇特的云是一种巨大而细长的云团，它从火星一座古老的火山——阿尔西亚山延伸而出。因此，科学家将其命名为阿尔西亚山细长云（AMEC）。这种云每年春季和夏季都会在火山下风向处形成，并在这一时期内每天经历生成与消散的过程。但其成因与形成机制究竟是什么？
云团长度可达920英里（1500公里）欧洲空间局的火星快车探测器首次观测到该云团。此后，该探测器多次观测到这一现象。然而，尽管已开展多年观测，其惊人的长度及每日变化规律仍难以解释。
来自法国巴黎索邦大学的研究人员表示，新的模拟结果表明，这种奇特云状现象背后可能存在奇异物理机制。
他们在《自然地球科学》期刊上发表了经过同行评审的论文。
这张全球地图展示了阿尔西亚火山附近云层的位置。图像来源：欧空局地球观测中心比斯卡亚大学奥阿萨大学比斯卡亚分校。
之前的模拟无法准确描述云的形成过程。但现在，新的模拟做到了这一点，并揭示了一些有趣的现象。主要作者、来自LMDCNRS索邦大学的豪尔赫埃尔南德斯贝尔纳尔表示：
为了在我们的模型中创建AMEC，我们发现需要引入一些奇特的物理现象……这些物理现象虽然在教科书中有所提及，但通常被视为理论性内容，一般被认为在自然界中不会发生。它们此前也从未在实际中被观测到。一旦我们将这些物理现象纳入模拟，AMEC便如我们所期望的那样自然浮现。
一个意外的过程
大多数云——无论是在火星还是地球上——都形成于寒冷而湿润的空气中。水蒸气会凝结在悬浮于大气中的微粒上，例如盐粒、花粉、烟尘或尘埃。
但对于阿尔西亚山延长云，情况有所不同。冰晶或液滴的形成并不需要凝结核粒子。埃尔南德斯贝纳尔表示：
在亚马孙热带雨林上空，云层形成的过程似乎无需依赖任何凝结核。水蒸气直接转变为冰晶云粒子，中间没有过渡阶段。这类似于房间中突然出现水滴凝结，而非仅在窗户表面发生。我们称这种现象为均质成核，此前在行星大气中从未观测到，完全出乎意料。
2018年9月21日，火星快车号拍摄的阿尔西亚山长条状云的另一视角。图片来源：ESADLRFUBerlin。
罕见过程前所未见
迄今为止，这一过程仍停留在理论阶段，在任何行星的大气中都尚未被观测到。但科学家认为其在理论上是可能发生的，例如可能出现在金星或地球的高层大气中。
而如今，他们首次在火星上目睹了它的实际运行。
科学家认为，只有在异常的环境条件下才会发生这种情况。这种条件下的相对湿度极高，可能超过我们地球上所经历的10万倍以上。正如埃尔南德斯贝纳尔所指出的：
我们此前从未在火星上观测到这些条件，但我们的发现强烈表明，这颗行星的湿度确实可以达到如此极端的水平。
而这不仅仅是湿度的问题，还有地理位置的因素。高耸的火山，加上稀薄的大气层，创造了这种云朵形成的理想条件。
风经过阿尔西亚山时，火山会触发强烈的波动，使湿润的空气团在几分钟内迅速抬升数公里。这导致大气迅速冷却，温度在10分钟内骤降30摄氏度。
相对湿度水平也急剧上升。水蒸气会自发地直接冻结成云粒子。
新模型虽未与火星快车号探测器的观测结果完全吻合，但整体表现依然令人印象深刻。埃尔南德斯贝纳尔表示：
结果令人瞩目。我们对火星大气的了解远不如对地球大气的了解丰富，因此能够如此精确地重现AMEC模型是一项重大成功。
火星探测器和着陆器也曾观测到云层。美国国家航空航天局（NASA）的毅力号火星车曾拍摄到夜光云的壮丽景象。图片版权归属：NASAKevinM.Gill。
乔治埃尔南德斯贝纳尔在法国国家科学研究中心索邦大学LMD实验室主导了关于火星上最奇特云层的新研究。图像来源：ResearchGate。
火星快车号如何解开这一谜团？
MarsExpress通过分析火星大气中的数据和图像，发现了这些关于云的新发现。
它使用了三台机载相机：视觉监测相机、高分辨率立体相机和OMEGA。这些相机能够以高分辨率拍摄火星表面的大范围区域。此外，该轨道器的另一大优势是能够在清晨时段进行观测。目前，只有欧洲航天局的ExoMars微量气体轨道器也具备这一能力。
火星快车号探测器还能观测云层，并追踪其在数小时内的变化情况。据火星快车号项目科学家科林威尔逊表示：
火星特快号还可以在数小时的时间尺度上追踪云的变化，这为我们提供了对该星球短暂现象前所未有的观察。总体而言，这项发现是任务及其科学家们的一项真正成就：火星特快号发现了AMC事件，多年来一直跟进和监测它，并且现在正在帮助揭示其形成之谜。
底线：一项关于火星上最奇特云层的新研究指出，这种云每年都会在阿西娅蒙斯火山附近重现，其行为需要奇特物理才能解释。
火星上由水蒸气发生均质冰核化形成的拉长状云层现象
欧洲航天局
好奇号火星车在火星表面长期探测所获得的科学见解
相关知识（天文术语）
火星是太阳系中距离太阳第四近的行星，属于类地行星，表面呈红色，主要因富含氧化铁的土壤反射阳光所致。其大气稀薄，主要成分为二氧化碳，昼夜温差大，存在极地冰冠、干涸河床和火山等地貌。人类已多次发射探测器开展探测，旨在研究其地质历史、气候演化及潜在宜居性，为未来深空探索积累科学依据。
BY: Paul Scott Anderson
FY: AI
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