火星表面緯度為30°S的理想化巨石周圍的溫度的三維檢視。在背對太陽的一側溫度為-128℃,隨著太陽的升起,該區域會迅速升溫,因此霜在含鹽的地面上融化,最後昇華到大氣中。圖片:Norbert Schorghofer
行星科學研究所資深科學家諾伯特·施格霍夫(Norbert Schorghofer)的研究表明,每年會有幾天,火星表面可能會形成鹹水。
液態水很難到達火星,因為冰早在其融化之前就迅速消散或昇華到大氣中。那是因為火星上的大氣壓接近H2O的三相壓力點,這是液態水存在所需的最小壓力。
“火星有很多冷的冰覆蓋區,以及很多熱的無冰區,但是幾乎不可能找到溫度高到熔點以上冰覆蓋區。這樣的區域將有液態水形成。” 施格霍夫說。
該模擬過程的工作原理如下:在中緯度地面上的一塊巨石在冬天投下陰影。巨石後面的陰影區域非常寒冷,以至於冬天有冰積聚。春季太陽再次升起時,冰塊突然變熱。在詳細的模型計算中,溫度從早晨的-128℃上升到中午的-10℃,在一天的四分之一時間內發生了巨大變化。在這麼短的時間內,並非所有的冰都昇華了。
鹽會降低H2O的熔點,因此在富含鹽的地面上,冰會在-10℃下融化。在所有的冰都變成蒸氣之前,會形成鹽水。到下一個火星年,會重複相同的過程。
巨石後面的陰影區太冷了,冬天不僅結冰,還會積聚乾冰(二氧化碳)。對於火星來說,春天沒有乾冰的第一天被稱為“藏紅花日”。在藏紅花日或之後立即發生熔化,因此叫做“藏紅花熔化”。
施格霍夫說:“要解決火星上是否真的發生了藏紅花融化季節性水冰的問題,需要進行大量詳細的定量計算,而數量確實很重要。開發必要的定量模型花了數十年的時間。”
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