火星南半球存在蜘蛛狀地貌，主流理論認(rèn)為，這是由二氧化碳?xì)怏w雕刻而成。圖片來源：美國國家航空航天局

  2003年，科學(xué)家在火星軌道飛行器拍攝的圖像中發(fā)現(xiàn)了許多形似蜘蛛的結(jié)構(gòu)，遍布火星南半球，令人驚訝不已。至于這些地質(zhì)特征是如何形成的，一直難以確定。

  這些巨型結(jié)構(gòu)形態(tài)鮮明且獨(dú)特。它們通常以一個中心為起始點(diǎn)，向外延伸出多條細(xì)長的輻射狀分支，酷似蜘蛛。每個分支結(jié)構(gòu)從頭到尾可以延伸逾1公里，還會“伸出”數(shù)百條纖細(xì)的“腿”。這些“蜘蛛”地貌通常“成群結(jié)隊(duì)”地出現(xiàn)，使火星地表呈現(xiàn)皺紋狀。主流理論認(rèn)為，這些蜘蛛狀結(jié)構(gòu)是由涉及二氧化碳冰（也稱干冰）的過程形成的，這在地球上并不會自然發(fā)生。

  在《行星科學(xué)雜志》上發(fā)表的一篇新論文中，美國國家航空航天局（NASA）噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室科學(xué)家詳細(xì)介紹了他們的實(shí)驗(yàn)研究。他們首次模擬了火星溫度和氣壓，在這種條件下重現(xiàn)了蜘蛛結(jié)構(gòu)的形成過程。

  火星極地表面氣壓極低，溫度低至零下185攝氏度。為了模擬火星條件，科學(xué)家使用了“冰環(huán)境真空下臟污模擬測試臺”（DUSTIE），這是一個酒桶大小的由液氮冷卻的測試室。

  他們將火星土壤模擬物放入一個浸沒于液氮的容器中冷卻，然后將其放入DUSTIE測試室，再將二氧化碳?xì)怏w流入測試室，二氧化碳在3—5個小時內(nèi)從氣態(tài)凝結(jié)成冰。一旦生成具有合適特性的冰層，他們就在模擬物下方的測試室內(nèi)放置加熱器來加熱并使模擬土壤開裂。經(jīng)過等待，這些黑色粉狀物質(zhì)最終噴發(fā)出二氧化碳?xì)怏w。

  那么，究竟該如何解釋火星“蜘蛛”的形成過程呢？

  科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，當(dāng)陽光穿透火星表面每年冬季積聚的透明二氧化碳冰層時，土壤會被加熱。由于土壤的顏色比其上方的冰層更深，因此會吸收熱量，導(dǎo)致最靠近它的冰層直接變成二氧化碳?xì)怏w，而無需先變成液體，這一過程稱為升華（一種從固態(tài)直接變?yōu)闅鈶B(tài)的過程，與干冰產(chǎn)生“煙霧”云團(tuán)相同）。隨著氣體壓力增加，火星冰層會開裂，使氣體逸出。在氣體向上滲透的過程中，它會帶起一股來自土壤的黑色塵埃和沙子，并落在冰層表面。

  根據(jù)該理論，當(dāng)冬季轉(zhuǎn)為春季，剩余的冰層發(fā)生升華時，這些小噴發(fā)留下的便是蜘蛛狀痕跡。

  不過，關(guān)于火星“蜘蛛”的形成仍有許多問題無法在實(shí)驗(yàn)室中得到解答。例如，為什么它們在火星的某些地方形成，而在其他地方?jīng)]有形成？如果它們是由季節(jié)變化造成的，那為什么它們的數(shù)量和大小似乎并沒有隨時間的推移而增長？或許，火星“蜘蛛”能為人們理解這顆紅色星球提供一個獨(dú)特窗口。（記者 張佳欣）