火星極冠

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由側面看火星,南極冠在下面。此時火星南半球春分剛過,也就是剛進入春季,南極冠正漸漸消退。

火星極冠是指火星南北極有水冰乾冰覆蓋的區域,亦包含兩極厚達數公里、由水冰組成的高原,是火星上水冰重要儲藏庫。二氧化碳藉著昇華凝結來往於極冠與大氣之間,是現今火星氣候重要的一環。

火星極冠會隨季節消長,冬季大氣中的二氧化碳凝結至地表使極冠擴張,就如同地球冬季高緯度地區被覆蓋,而夏季乾冰昇華後剩下的兩極高原則可比擬做地球的南極洲格陵蘭冰層。前者稱作季節性極冠,後者稱作永久極冠。

大氣環境[编辑]

火星平均氣壓為6.1百帕(約等於二氧化碳分壓),此時二氧化碳的昇華點是148K。夏季,北極冠表面溫度可達205K[1],足夠使冬季形成的乾冰全部昇華,再加上測得夏季時極冠上方大氣所含的水氣已達飽和,推論出北極永久極冠是由水冰組成;相比之下,南極冠夏季表面溫度低於二氧化碳昇華點[2],固南極永久極冠除了主要的水冰,其上還有一層乾冰。

季節變化[编辑]

南極的季節性極冠約在南半球秋分開始擴張,冬至附近時擴張最大,約到南緯40度,尤其在阿爾及爾平原希臘平原地勢低氣壓高的緣故,可穩定存在於更低的緯度。過冬至極冠漸漸回退,春分時已退到南緯60度。[3]

兩極高原[编辑]

在表層冰之下,整個北極高原(Planum Boreum)與南極高原(Planum Australe)幾乎是水冰與沙互層的構造,稱為極地層狀沉積(polar layered deposits),再下面則是原本的地殼,可稱為基底層(basal unit)。[4]

探測與研究[编辑]

伊卡洛斯196期特刊中,從2006年第四屆火星極地科學暨探索會議(Mars Polar Science and Exploration Conference)歸納出下列五項重要的疑問:[5]

  1. 極地層狀沉積(PLD)的物理特性是如何?與周圍各個地質單位的關係是如何?
  2. PLD何時形成?相關的冰河、河流、沉積與侵蝕歷史是如何?
  3. PLD的質量與能量收支是如何?由哪些機制控制,從季節或更長時間尺度來看?
  4. PLD的層理記錄著的成份變動、氣候變化歷史是如何?
  5. 揮發物與沙塵是如何來往於極地與非極地儲存庫?這過程如何影響過去與現在地表與地下冰的分布?

參考文獻[编辑]

  1. ^ Kieffer, Hugh H.; Chase Jr., Stillman C.; Martin, Terry Z.; Miner, Ellis D.; Palluconi, Andfrank Don, Martian North Pole Summer Temperatures: Dirty Water Ice, Science. 1976, 194: 1341-1344, doi:10.1126/science.194.4271.1341 
  2. ^ Kieffer, Hugh H., Mars South Polar Spring and Summer Temperatures: A Residual CO2 Frost, Journal of Geophysical Research. 1979, 84: 8263-8288, doi:10.1029/JB084iB14p08263 
  3. ^ Giuranna, M; Grassi, D.; Formisano, V.; Montabone, L.; Forget, F.; Zasova, L., PFS/MEX observations of the condensing CO2 south polar cap of Mars, Icarus. 2008, 197 (2): 386-402, doi:10.1016/j.icarus.2008.05.019 
  4. ^ Byrne, Shane, The Polar Deposits of Mars, Annual Review of Earth and Planetary Sciences. 2009, 37: 535-560, doi:10.1146/annurev.earth.031208.100101 
  5. ^ Fishbaugh, K.E.; Hvidberg, C.S.; Beaty, D.; Clifford, S.; Fisher, D.; Haldemann, A.; Head, J.W.; Hecht, M. 等., Introduction to the 4th Mars Polar Science and Exploration Conference special issue: Five top questions in Mars polars cience, Icarus. 2008, 196 (2): 305-317, doi:10.1016/j.icarus.2008.05.001 

參見[编辑]