火星表面可能会周期性形成盐水

根据行星科学研究所(Planetary Science Institute)Norbert Schorghofer等科学家最新研究显示:每年有几天火星表面的含冰区域可能会形成盐水。

Mars Pathfinder于1997年拍到的火星,表面布满巨石。(Source:NASA / JPL-Caltech / Popular Mechanics)

火星要保有液态水有点困难,因为冰在达到融点变成水之前就会迅速升华或消散到大气。原因是火星表面大气压力接近水(H2O)的三相点(triple point),这是液态水能存在所需的最小压力。火星有许多低温含冰的区域,也有许多温暖不含冰的区域,但几乎不可能发现温度可能达融点以上的结冰区域,这样的“理想之地”应该就是液态水形成的地方。

整个过程是这样:火星表面中纬度地区的巨石冬天时会投下阴影,持续被阴影笼罩的区域会非常冷,冷到水冰能堆积整个冬天。一旦春天来临,这些水冰突然被加热。根据详细计算机模拟计算结果,从清晨的 -128℃上升到中午 -10℃,仅四分之一天内温度就变化如此剧烈。这么短的时间内,并不是所有冰霜都逸散到大气。盐分会降低水冰的融点,所以在含盐量丰富的地面,水冰在-10℃就会融化成液态水,盐水就是在这段期间形成,直到所有水冰都转变成液态水或水蒸气。下一年同样过程会再来一次。

火星南纬30度一颗理想化巨石周围的温度分布图。背对太阳处的温度约 -128℃。当太阳升起,温度快速上升,冰霜升华进入大气之前,先融化在含盐的地面。(Source:Norbert Schorghofer)

巨石后方的阴影区在冬天的温度这么低,不只使水冻结成冰,二氧化碳(CO2)也会固结成干冰。对火星而言,春季来临后第一天没有干冰的日子称为“番红花日”(crocus date);番红花日当天或之后不久的冰融现象就称为“番红花冰融”(crocus melting)(注)。

想确切知道火星表面究竟有没有季节性番红花冰融现象,还需经过一连串详细定量计算,这点很重要。所以Schorghofer等人花费数十年来发展所需的数值模型,才取得本次研究成果。相关论文发布在《天文物理期刊》(Astrophysical Journal)。

注:为何要取名番红花,很可能是因为番红花开花期约在春季来临的冰融之时,且开花时间通常只有2~3天。若有其他意义或翻译错误,还请不吝告知。