流星烟雾可能是火星云层形成的关键

火星云层当然不如地球上的云层那么令人惊叹，但火星居然能形成云层，这已经非常了不起了。火星云层很小，冰冷，干燥得令人难以置信，与数十亿年前温暖潮湿的世界相去甚远。火星大气层的厚度只有地球大气层的 1%。科学家们一直在努力弄清，在如此不利的条件下，火星如何能继续形成云层。

事实证明，这颗红色星球只是它的一个小把戏。在本周《自然地球科学》杂志发表的新发现中，一组科学家认为流星撞击可能是火星云形成的关键。

“火星上的云层非常稀薄，”科罗拉多大学博尔德分校的研究助理、新研究的主要作者维多利亚·哈特威克 (Victoria Hartwick) 说道。它们由水冰构成，就像地球上空的云层一样：水滴凝结在颗粒物（通常是海盐、烟雾或某种污染物）上，形成一个小冰核，并继续凝结成越来越多的水滴。一段时间以来，人们一直认为，从地表升起的矿物尘埃是形成这些云层的唯一颗粒。

“问题就出在这里，”哈特威克说。很容易看出火星上的风如何将尘埃吹到大约十二英里高的空中。但云层通常会在高达 30 英里左右的地层上形成。

关于这种情况如何发生的一个线索实际上来自地球。我们所拥有的最接近火星云的类似物是稀薄、飘渺的高海拔类型，包括夜光云。“日落之后，地球上的这些云在天空中非常美丽，这就是为什么它们被称为夜光云，”研究合著者、科罗拉多大学博尔德分校的布莱恩·图恩说。“维多利亚知道地球上的这些云是由陨石在流星中燃烧后形成的。”

这些碎片的正式名称其实很有金属质感：流星烟，也就是流星划破大气层后产生的星际尘埃颗粒燃烧后的副产品。“烟颗粒非常小，可能只有原子的十倍大，”图恩说。“但对于每颗流星来说，它们的数量都很多。”

流星对火星来说并不陌生。美国宇航局的 MAVEN 轨道器负责研究火星大气层，并查明火星大气层消失的原因，此前它发现，由此产生的冰粒最终会进入火星大气层。火星上每天约有 2.2 至 3.3 吨来自流星烟雾的尘埃颗粒落入大气层。

哈特威克说：“我们想将这个高空冰核源添加到我们的模型中，看看我们是否可以重现观测到的中层大气水冰云场。”

哈特维克和她的团队对火星云层的形成进行了一系列计算机模拟，发现将流星烟雾考虑在内会导致出现一次又一次观察到的中层大气云层。如果再将一些流星引入方程，产生的粒子有助于提供种子，使冰核能够在 18 英里以上的空中形成。

目前，尚不清楚是否存在由季节或其他变化引起的波动。哈特威克和她的团队怀疑，彗星飞越等事件可能会帮助将更多尘埃带到火星，并促进更多云层的形成。人们已经在 60 英里以上的高度观测到这颗红色星球大气层中的云层（肉眼基本看不见），但目前尚不清楚流星烟雾是否是导致这些云层在如此高的高度形成的驱动因素。所有这些仍需要进一步调查。

但总体而言，这些发现有助于阐明外部变量在控制火星天气和气候系统中的重要性——这是一个巨大的兴趣领域，因为人类正在制定更认真的计划，访问这颗红色星球，并有朝一日在那里定居。例如，一些模型显示高空云层会使早期火星气候变暖。“在太阳系历史的早期，流星物质的通量会更高，因此通过这种方式形成云层可能更为普遍，而且可能很重要，”哈特威克说。

Toon 猜测，过去高空云层丰富或许可以解释火星河谷为何能在数十亿年前形成，而那时的火星应该比现在更冷（因为那时的太阳实际上更暗）。这一理论并非毫无争议，因为高空云层很难形成，但这一关于中层云层如何形成的最新理解可能仍适用于大气层的较高层。

未来的火星改造者们请注意：“有可能，”哈特威克说，“中层大气中形成的云层会使火星温度升高到冰点以上”，这对任何想让火星再次适合居住的人来说都是一个非常有趣的前景。很难相信像云这样短暂的东西会造成如此大的影响，但就像科学中的大多数事情一样，忽视小事永远不是一个好主意。