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在地球怎么假装拍出火星照?

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果壳 2021-06-12 17:45

时间一晃,祝融号在火星上待了半个多月,目前已经传回了实时数据和工作画面。今天,国家航天局公布了由祝融号火星车拍摄的着陆点全景、火星地形地貌、“中国印迹”和“着巡合影”等影像图。

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着巡合影(可可爱爱的火星车)丨国家航天局

我们通过祝融的镜头看到了火星的面貌,但想要亲眼看看火星的景色,只能等火星旅行了吗?不用着急,其实我们在地球上就能打卡一些火星的景点。下面我们整理了一份旅游指南,让你足不出地球观赏火星景色,拍出属于你的火星照。

沙尘暴下的“蓝太阳”

在火星,最著名的景观莫过于绚丽的蓝色日落。

火星蓝太阳丨NASA

当太阳发出的光子碰撞到大气中的分子时会发生散射,在地球上,因为一般大气层中的气体分子直径比阳光的波长要小得多,因此对偏蓝色光的散射强度要更高(即瑞利散射),所以天空和海洋能够呈现蔚蓝色,而太阳本身则由于蓝色光被散射掉所以看起来偏橙红色

但在火星,由于大气稀薄,而且经常刮沙尘暴,在大气中主要参与散射的便是那些与红、橙色光波长度相近的微尘,这时发生的就是米氏散射。在地面上看到的太阳红光成分偏少,蓝光成分相对更高,因此便出现了“蓝太阳”的奇景。

同理,当地球上发生沙尘暴时,漫天黄沙让大量的尘埃掺杂在大气当中,阳光中的橙红色成分被散射向四面八方,反而是偏蓝色的光线成分残留得更多,因此太阳看起来就像是变蓝了。

今年春季,北京经历沙尘暴时空中便出现了“蓝太阳”,让不少人有机会目睹这一火星上的奇观。

北京沙尘暴时出现的蓝太阳丨果壳编辑

新疆魔鬼城

新疆乌尔禾“沙依坦克尔西”,即魔鬼城。曾经这里是一片巨大的淡水湖泊,不过后来产生了巨大的地壳变动,现在则留下了一片雅丹地貌。

雅丹在维吾尔语中是“具有陡壁的小丘”,绝大多数分布在极端干旱区,风力是主要的侵蚀动力

要形成雅丹地貌,需要具备两个基本条件:第一要有湖泊沉积层,比如魔鬼城之前曾有一个巨大的淡水湖。第二便是外力侵蚀,在长期大风的吹蚀作用下,岩石沿着垂直节理垮塌形成陡壁,甚至下部向内凹陷而形成上头大下头小的奇特形态。

除了风力作用,在较为湿润的洼地,盐类风化、地下水作用强烈的地方也有可能形成雅丹地貌。

新疆魔鬼城丨杨超贤

火星上也有不少雅丹地貌,特别是在火星赤道区域的梅杜莎沟槽组(Medusae Fossae Formation,MFF)西部的艾奥利斯-泽非瑞亚(Aeolis-Zephyria Planum,AZP)地区。虽然火星表面已经几乎不存在液态水了,但风非常大,稀薄的火星大气让地表温度极不稳定,受到太阳照射时可能被快速加热,因而产生的大风自然也比地球上猛烈得多,甚至在风暴时风速可达秒速180米,这差不多相当于地球上的23级大风。大风对岩石的侵蚀形成了类似的地貌。

火星表面的风棱石丨参考文献[4]

纳米比亚死亡谷

纳米比亚死亡谷是片盐碱地,曾经也是一片河谷,遭到沙丘侵蚀后,河流再也无法进入这片地区,曾经放肆生长的骆驼刺便枯死了。

阻断河流的,是一大片红色的沙漠。这样的红色沙土,在非洲南部很常见。曾经的地质活动(比如火山喷发)带出的铁、铝化合物被氧化后形成红色的硅酸盐,风化和水流让这片土地中的硅慢慢流失,而铁、铝却被遗留下来逐渐累积,最终形成这样红色的沙漠。

纳米比亚死亡谷丨Jumia Travel

火星上也到处是红色沙漠。这颗行星的表面密布氧化铁组成的粉尘,让火星看起来通体赤红。这些氧化铁形成于火星早期,那时候火星还遍布河流和海洋,然而这些水随着大气逐渐飘散在宇宙中,火星越来越干燥,只有这些氧化铁残存在火星表面

火星表面的红色沙土丨NASA

加拿大霍顿陨石坑

在加拿大努纳武特德文岛上,有一片类似火星的遗迹——霍顿陨石坑。这个陨石坑形成于大概3900万年前,直径约为23公里。估计是一颗直径超过2千米的陨石撞击造成的。这里是一片很枯燥的土壤,砾岩遍地,下方则是深厚的永冻土,只有零星的观测站矗立在陨石坑附近。

加拿大霍顿陨石坑卫星图像丨Denni / Wikipedia

有趣的是,火星上恰好也有一片区域被命名为霍顿撞击坑。除了这一处,火星还有大大小小不少陨石坑。由于距离小行星带轨道更近,并且缺乏厚实的大气层的保护,火星就像一台穿梭在战场中的纸壳战车一般,时常被小行星追尾,表面也伤痕累累。再加上由于地质活动近乎停滞,火星已经无力自主抚平这些伤疤,它们就这样保留了下来。

火星霍顿陨石坑丨NASA

夏威夷茂纳洛亚火山

除了地球上的“火星景观”,在夏威夷的茂纳洛亚火山,美国国家航空航天局(NASA)还曾经模拟过一把实实在在的火星生活。

这项任务是著名的夏威夷太空探索模拟和仿真(简称HI-SEAS)任务。实验人员被完全封闭在这片区域之中,与世隔绝。他们需要食用牙膏一般的罐头食品,回收再利用水资源,就连对外通讯也有着超过20分钟的延迟——这与地球火星之间的信号延迟非常相似

茂纳洛亚火山的火星基地丨NASA

参与HI-SEAS任务的研究人员每天都需要穿着宇航服离开寄居的工作仓外出执行舱外任务,哪怕外面实际上是地球的大气环境,这些研究人员仍旧进行着模拟中火星漫步。2016年,6名地球科学家曾经在这里进行了为期一年的封闭实验,他们在工作仓中进行了诸多测试,包括如何制作煎饼和种植生菜、西兰花等蔬菜,作为娱乐他们还会在这里举行聚会,玩桌游和其他游戏。

研究人员穿着宇航服模拟火星漫步丨NASA

不过,在2018年,因为其中一名机组人员遭到电击后被送医治疗,HI-SEAS项目便不得不停止了。

祝融号火星车拍摄的着陆平台丨国家航天局

祝融号顺利登上火星,让我们离火星更近了一步。SpaceX老板马斯克曾扬言,前往火星的票价将低于50万美元,但这仍不是一笔小数字。要想先感受一把火星景色,地球还能暂且满足你,希望有一天,我们能坐上火箭前往火星亲眼看看。

参考文献

[1] Bohren C F, Huffman D R. Absorption and scattering of light by small particles[M]. John Wiley & Sons, 2008.

[2] Blackwelder E. Yardangs[J]. Bulletin of the Geological Society of America, 1934, 45(1): 159-166.

[3] 张凤荣, 土壤地理学[M], 北京:中国农业出版社, 2002.

[4] 王江. 火星表面雅丹地貌地质特征及古环境意义[D].中国地质大学,2018.

作者:猫又

编辑:小毛巾、Steed

一个AI

为了去火星旅游,我提前学起了火星文

本文来自果壳,未经授权不得转载.

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