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探测器列传:12.火星上的冰

2024/11/2
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科学史评话最新专辑

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People
播音员
主持著名true crime播客《Crime Junkie》的播音员和创始人。
Topics
播音员:水手6号和7号探测器对火星进行了探测,其中水手7号在水手6号的基础上,对火星南极的极冠进行了重点拍摄。 火星的南北极都有极冠,北极的极冠在夏季会消失,而南极的极冠虽然会缩小,但不会完全消失。 最初的观测结果显示火星南极的冰层是纯白的,但经过数据处理后发现,冰层结构复杂,存在层层叠叠的结构和深浅高低的变化。科学家们推断,极冠较薄,干冰积雪只有几厘米厚,下面可能存在更厚的水冰层,需要进一步分析红外线数据才能确定。 火星的气温远低于地球,夜间地表温度在零下73度到零下125度之间,零下100度是家常便饭。即使在南北极地区存在水冰,也从未融化过。 探测器发回的数据显示,火星上的水冰通常含有大量尘埃,颜色并非纯白,而是脏兮兮的。深层冰的尘埃较少,越靠近地表,冰就越脏。 火星南极冰盖厚度约为3公里,北极冰盖厚度约为2.5公里,与地球南极冰盖厚度相当。 火星两极极冠由干冰和水冰构成,干冰随季节变化,水冰则常年存在。北极的干冰在夏季会完全升华,而南极的干冰即使在夏季也不会完全消失。 火星极冠是干冰覆盖在水冰层之上,水冰从未融化过,冰层分层记录了火星气候的变迁。中低纬度地区也存在水冰,但数量不如两极地区多。 水手6号和7号探测器共返回了640兆字节的数据,包括大量的火星图像,极大地丰富了人们对火星的认识。

Deep Dive

Key Insights

为什么水手7号临时改变了飞行计划?

水手7号临时改变飞行计划是因为水手6号传回的照片显示火星南极极冠特别亮,科学家们决定让水手7号从火星南极上空飞过,以便更好地拍摄和研究火星的极地冰层。

火星南极的冰层与地球上的冰层有什么不同?

火星南极的冰层并非纯白色,而是含有层层叠叠的复杂结构,颜色也不像地球上的冰山那样洁白耀眼。火星的冰层含有大量尘埃,越靠近地表越脏,深层冰则较为干净。

火星南北极的极冠是如何形成的?

火星南北极的极冠主要由干冰(二氧化碳)和水冰组成。北极的极冠在夏天会完全消失,而南极的极冠则会缩小但不会完全消失。干冰层随季节变化而增减,水冰层则从未融化过。

火星的气温对冰层有什么影响?

火星的气温极低,夜间地面气温在零下73度到零下125度之间,赤道附近最高气温也只有零上20度。这种极端低温使得火星南北极的水冰从未融化,形成了永久性的冰层。

火星南极的冰盖厚度是多少?

火星南极的冰盖厚度约为3公里,北极的冰盖厚度约为2.5公里,与地球南极的冰盖厚度相当,但颜色较暗,含有大量尘埃。

火星中纬度地区是否也存在冰层?

火星中纬度地区也存在水冰,但数量不如两极多。许多冰雪被埋在地下,露出的冰层较少。中纬度地区还发现过冰川地形,表明这些地区曾经存在过厚冰川。

水手6号和水手7号传回了多少数据?

水手6号和水手7号传回的数据总量达到640兆。水手6号传回了49张火星远景图像和26张近景图像,水手7号传回了93张远景图像和33张近景图像,覆盖了火星表面的20%。

Chapters
这段内容讲述了水手6号和7号火星探测任务中遇到的技术挑战以及意外发现。水手7号在途中出现姿态失稳,依靠澳大利亚堪培拉测控站的努力才恢复正常。探测结果显示火星地貌比之前想象的更为复杂,存在大量不规则地形,暗示了火星与月球不同的地质历史。
  • 水手7号姿态失稳,依靠澳大利亚堪培拉测控站恢复正常
  • 火星地貌比之前想象的更为复杂,存在大量不规则地形
  • 火星地质历史与月球不同

Shownotes Transcript

水手7号比水手6号晚一点到达火星。水手6号等于起到了打前站的作用。大家在画面上看到火星的南极极冠特别亮,因此临时改变了计划,让水手7号从火星的南极上空飞过去,就是为了好好拍摄一下火星的极地冰层。 火星的南北极也有极冠,北极的极冠在夏天会消失,南极的也会缩小,但是并不会消失。你可能会觉得,火星的极冠就像地球上的南极大陆那样,到处都是洁白一片。科学家们最开始看到的火星南极照片也是这样。但是对数据进行处理以后压低亮度,加大对比度,大家发现,火星南极的冰层并不是纯白的。里面也有层层叠叠的复杂结构。而且也有深浅高低。当时科学家们判定,极冠很薄,干冰积雪只有几公分厚。下边可能会有很厚的水冰,但是照片上看不出来。还得分析红外线数据才能知道。因为干冰和水冰的反射光谱还是不一样的。 有关火星上的冰层,我们先要建立一个观念,那就是火星上的气温比地球上低多了。夜里地面气温大致是在零下73度~125度之间。零下100度那是家常便饭。赤道附近气温最高的时候,也就是零上20度,绝大多数地区达不到这个气温。长年以来,火星的环境就是如此。所以,在南北极地区,即便是有水冰,这些冰也从来就没融化过。根据后来大量探测器发回的数据,这些水冰往往含有不少的尘埃,所以颜色也不像地球上冰山,白得耀眼,白得晶莹剔透。而是脏兮兮的,一点也不好看。当然,深层的冰就没什么尘埃,越靠近地表,冰就越脏……

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