毅力号火星车详细研究了火星丰富的气象学

毅力号是宇航局的自动驾驶汽车，于 2021 年 2 月 18 日抵达 Jezero 陨石坑(火星上一个古老的、现已干涸的湖床)。该漫游车配备了七台新颖、复杂的科学仪器，专门用于探索地球表面寻找可能的前世生命迹象，收集和存放样本带回地球，测试用于人类探索的新技术，以及详细研究地球的大气层。就研究大气层的目的而言，MEDA(火星环境动力学分析仪) 仪器一直在取得新的成果。MEDA 的首席研究员是马德里天体生物学中心 (CAB) 的何塞·安东尼奥·罗德里格斯-曼弗雷迪 (José Antonio Rodríguez-Manfredi)，UPV/EHU 行星科学研究小组的一个团队也参与了这项研究。该仪器包括一组传感器，用于测量温度、压力、风、湿度和始终悬浮在火星大气中的尘埃的特性。

毅力号现在已经完成了对整个火星年(大约持续两个地球年)的大气层的调查。封面上的结果预览今天发表在《自然地球科学》杂志的 1 月号上。具体来说，由 Agustín Sánchez-Lavega、Ricardo Hueso、Teresa del Río-Gaztelurrutia 和博士生 Asier Munguira 组成的 UPV/EHU 团队领导了对温度和压力的季节性和每日循环及其重要影响的研究由非常不同的过程导致的其他时间尺度上的变化。

在整个季节中，位于地球赤道附近的 Jezero 陨石坑的平均气温约为 -55 摄氏度，但白天和黑夜之间的差异很大，典型差异约为 50 至 60 摄氏度。在中午，由于气团(对流)的上升和下降，表面的加热会在空气中产生湍流运动，这些运动在晚上空气稳定下来时停止。

另一方面，压力传感器详细显示了极地冰盖处大气中二氧化碳的融化和冻结所产生的稀薄火星大气的季节变化，以及复杂、多变的每日循环，由热潮调制气氛。“火星大气层的压力和温度随着火星太阳日的周期(比地球的太阳日稍长，平均为 24 小时 39.5 分钟)及其子倍数振荡，遵循日照的每日周期，这在很大程度上受到尘埃量的影响以及大气中云层的存在，”毕尔巴鄂工程学院 (EIB) 教授兼火星 2020 任务的联合研究员 Agustín Sánchez-Lavega 说。

这两个传感器还检测火星车附近大气中发生的动态现象，例如，由于有时会扬起灰尘而被称为“尘卷风”的旋风通过所产生的动态现象，或重力波的产生其起源尚不清楚。“Jezero 的尘暴比火星其他地方更丰富，而且可以非常大，形成直径超过 100 米的旋风。借助 MEDA，我们不仅能够描述它们的一般方面(大小和丰度)，而且能够揭示这些旋风是如何发挥作用的，”毕尔巴鄂工程学院 (EIB) 讲师 Ricardo Hueso 说。

MEDA 还检测到数千公里外存在风暴，其起源与地面风暴非常相似，如轨道卫星的图像所示，并沿着北极帽的边缘移动，北极帽由碳雪沉积形成。

在所研究的丰富多样的现象中，MEDA 已经能够详细描述一场可怕的沙尘暴在大气中发生的变化，例如 2022 年 1 月上旬发生的沙尘暴。它在火星车上的通过导致温度和压力的突然变化伴随着强风，扬起灰尘并撞击仪器，损坏了一个风传感器。

“MEDA 正在提供高精度的气象测量，使火星大气的特征首次能够从几米距离的局部尺度以及通过收集正在发生的事情的信息在地球的全球尺度上进行表征数千公里之外。所有这些都将有助于更好地了解火星气候，并改进我们使用的预测模型，”Sánchez-Lavega 说。

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