火星極冠呈螺呈旋狀結構 「風」是兇手 - 地球科學討論

太空探索／火星極冠呈螺呈旋狀結構 「風」是兇手 2010.06.24 NowNEWS

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美國航太總署（NASA）水手9號（Mariner 9）在1972年傳回第一張呈現奇怪的螺旋狀
結構的火星北極極冠（ice cap，又稱「冰帽」）照片，科學家對於這個結構的成因
困惑至今；現在終於有答案了。德州大學（University of Texas）科學家Jack Holt
等人利用NASA的火星勘測軌道衛星（Mars Reconnaissance Orbiter，MRO）的雷達探
測資料進行研究，認為「風」就是兇手！

從雷達探測資料的剖面圖來看，冰沈積層的大小和形狀可以顯示是風造成這個螺旋狀
結構，而且會讓這個螺旋構造像扇葉一樣環繞北極逐漸移動。主要原因是：當冷空氣
沿著極冠頂端向下流動時會加速，沿途席捲水汽和冰粒同行。

此外，由於火星自轉索引的科氏力（Coriolis force）會使極冠下坡風的風向轉彎。
當風吹過槽谷，滑過另一個背對太陽、溫度更低的山坡時，速度銳減，原本跟著流動
的冰粒因而沈澱下來。由於這些冰粒都沈澱在較低溫的山坡上，使這個山坡愈來愈高，
槽谷愈來愈深，且位置會逐漸移動。最後就造成我們所見的螺旋狀結構。

維吉尼亞大學Alan Howard於1982年首度根據維京人號太空船資料提出這個冰谷移動
模型（ice trough migration model），但當時並未被普遍接受。但Holt等人的研究
結果證實這個理論是對的。類似的結構其實在地球南極地區也可見到，但因南極當地
地形之故，所以沒有像火星那樣呈現明顯的螺旋狀外型。

不過，這些螺旋狀冰谷到底是從什麼時候開始形成的？這些科學家認為：應該是在一
段氣候快速強烈變遷的時期形成的，但並不清楚這場氣候變遷的細節。這是這些科學
家下一個想要解決的問題。

此外，MRO雷達資料還解決了另一個問題—北極峽谷（Chasma Boreale）的起源之謎。
北極峽谷的規模幾乎與美國大峽谷相當，從中截入螺旋狀槽谷。理論認可能是過去500-
1000萬年間的風的侵蝕或單一消融事件造就了北極峽谷。

但Holt等人的研究結果卻顯示遠在螺旋狀槽谷出現之前，北極峽谷就已存在。北極峽
谷冰層的年齡高達數十億年。從古老冰層的形狀來看，當周圍的冰沈積的愈來愈多，
北極峽谷就愈來愈深。吹過火星北極極冠的風似乎避免在峽谷內部堆積冰粒，所以峽
谷從未被冰粒填滿過。

而雷達資料也顯示有另一個規模與北極峽谷近似的峽谷被埋在極冠底下，但之前從未
探測到過。北極峽谷比較靠近古代極冠的最高點，這裡的風比較強且不曾間斷，因此
至今尚未被掩蓋掉。

(文／引用自臺北天文館網路天文館網站)



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