火星地质“蜘蛛”奇观，地球上竟有重现实验
火星地质“蜘蛛”奇观，地球上竟有重现实验
火星表面存在着一种奇特的地质特征——"蜘蛛"地貌。这种地貌不仅外观独特，其形成机制也一直困扰着科学家们。近日，研究人员终于在实验室中成功重现了这一自然奇观，让我们得以一窥这颗红色星球上独特的地质过程。
火星有许多奇特的地质特征，从由熔岩通道形成的深层地下洞穴状系统，到能够覆盖整个行星的全球性沙尘暴。它的表面也有奇怪的特征，比如看起来奇异的“蜘蛛”，更正式的名称是蛛网状地形。
现在，研究人员已经能够在地球上的实验室中重现这些蜘蛛特征，展示它们在这颗红色行星上可能是如何形成的。
这项研究发表在《行星科学杂志》的一篇论文中，描述了研究人员如何能够重现 2003 年绕火星运行的航天器首次观测到的特征。从那时起，研究人员就一直在思考它们是如何形成的，因为它们在地球上没有被观测到。
这些特征能够延伸长达半英里之宽，有一个中央凸起区域，周围有数百条看起来令人毛骨悚然的“腿”，故而得名。研究人员认为，火星的大气和压力定然有特别之处，这与地球上的不同，从而有助于它们的形成。
研究这些特征可以帮助他们更好地了解火星及其气候，因为科学家们能更好地了解火星独特的条件如何促成其地质特征。
“蜘蛛本身就是奇特、美丽的地质特征，”美国国家航空航天局喷气推进实验室的研究员劳伦·麦基翁（Lauren Mc Keown）说。“这些实验将有助于优化我们关于它们如何形成的模型。”
蜘蛛如何形成
该理论认为，蜘蛛是由火星季节的更替形成的。就像在地球上一样，火星有较温暖的夏季和较寒冷的冬季，但是由于火星绕太阳的轨道更长，那里的季节持续时间是地球上季节的两倍。
在冬季，天气较冷时，由二氧化碳形成的冰在火星表面积聚。随着季节的变化，太阳变得更亮更暖，加热了透明二氧化碳冰层下的土壤。土壤比冰升温更快，因为它颜色更深，所以靠近表面的冰会经历一个叫升华的过程，在这个过程中，它直接从固体变成气体，而不经过液体阶段。
这会形成一些气穴，其处于土壤上方但位于冰盖其他部分的下方，这种气体逐渐积聚并增大压力，直至使上方的冰层破裂。气体通过裂缝向上逸出，携带着灰尘和碎片，留下了破裂的蜘蛛状痕迹。
就科学家对火星及其状况的了解而言，这种解释是说得通的，但尚无证据表明其正确。要想知道这是否属实，研究人员就得重现火星的条件，瞧瞧他们能否在实验室中造出自己的“蜘蛛”。
在实验室中制造“蜘蛛”
为了测试这个理论对不对，研究人员必须营造出火星环境的一些关键条件。这意味着首先得特别寒冷，因为他们要重现火星的冬季，温度低到零下 301 华氏度（零下 185 摄氏度）。还得有非常低的气压，因为火星上的大气密度仅为地球的 1%。
研究团队使用了美国国家航空航天局喷气推进实验室（JPL）的一个设施，叫做冰环境脏真空模拟试验台，简称为 DUSTIE。顾名思义，这个腔室能够充满灰尘，然后用液氮冷却到极低的温度。
首先，灰尘，或者专业术语所称的土壤模拟物，被冷却了。
然后把它放进 DUSTIE 里面，并降低压力，直至压力与火星的压力相当。
那是一个周五的深夜，已经研究这个问题五年的麦基翁说：“实验室经理听到我的尖叫声后冲了进来。她以为出了事故。”
新的细节得以揭示
这项研究不仅支撑了蜘蛛如何形成的理论，还揭示了一些此前未曾预测到的新细节。
在某些情形下，冰不但在尘埃顶部成片状形成，而且还在尘埃颗粒之间生成。
随后，它致使被称作基底的尘埃层破裂，这使得蜘蛛地貌看上去稍有差异。
这种情况只是偶尔发生，并且似乎与现存的尘埃颗粒类型以及地下有无水冰相关。
所以当下可能存在两种过程能够阐释蜘蛛地貌，这取决于某一地点的特定状况。
“这是那些表明大自然要比教科书里的图像更为复杂的细节之一，” 喷气推进实验室的研究员塞丽娜·迪涅加说道。
如今，研究团队期望通过模拟源自冰层上方而非下方的热量，以使他们的实验更为精准，因为这更契合火星上的状况。