火星北极冰层比科学家预想更洁净
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由火星快车号高分辨率立体相机拍摄，这张位于火星北极附近的科罗廖夫撞击坑图像由五条不同的条带拼接而成，每条条带分别在不同轨道上获取。
来源：欧洲航天局德国航空航天中心柏林自由大学
在火星北极那布满尘土的表面之下，科学家们发现了一些异常洁净的冰层，这些冰层或许保存着这颗行星波澜壮阔的气候变迁记录。
地球在太空中能保持相对稳定的姿态，得益于一颗质量巨大的月球所提供的引力锚定作用。
而火星则缺乏这种稳定性。
由于仅受到两颗微小卫星的引力牵制，这颗红色星球会剧烈摆动，据华盛顿大学研究科学家阿迪亚库勒尔所言。
在漫长的地质年代中，火星自转轴反复倾斜，导致其经历极端的冰期，这些冰期已在火星约三分之一的地表形成了覆盖浅层的冰冻水层。
那些冻结的沉积物犹如古代火星气候的原始档案，它们像树轮记录数十年降水一样，捕获了降落的尘埃和大气气体。
在地球上，气候学家会通过实地钻探深入冰川，提取长长的冰芯样本，从而直接解读这段历史。
然而，在火星两极着陆探测设备以研究这些冰层，却一直以难度著称。
今年标志着NASA首次成功登陆火星任务的周年纪念，这一里程碑凸显了科学家们长期以来致力于从火星表面了解这颗红色星球的努力。
然而，到达其冰冻的极地地区一直特别困难。
NASA在1999年于南极附近失去了火星极地着陆器，而凤凰号任务在2008年取得了成功，成为首个直接采集北极附近冰层样本的任务。
修正版： 登陆火星并进行探索一直是太空研究的重要目标，这体现了科学家们长期致力于了解这颗红色星球的努力。
然而，到达其冰冻的极地地区一直特别困难。
过去曾有探测器在尝试登陆极地地区时失败，而有些任务则成功实现了对极地冰层的直接采样和分析。
尘埃改变火星冰层的特性
火星北极周围的大部分水冰隐藏在尘土覆盖的表面之下，而不是裸露在外。
这些尘土不仅遮蔽了冰层，还通过使其变暗，改变了地表反射回太空的阳光量，从而影响冰层升温及蒸发的速度。
我们知道火星北极周边区域存在水冰，但关于这些水冰的含尘程度，科学界一直存在广泛分歧。
华盛顿大学应用物理实验室高级研究科学家库勒尔表示，如果水冰含尘量更高，其颜色就会更暗。
就像在阳光下穿深色T恤会让人感觉更热一样，含尘的冰在火星上也会升温更快，从而加速升华。
该图对比了同一地点的尘埃含量。
在第28个火星日（Sol），研究测得尘埃含量为0.04%。
经过58个火星日后，尘埃含量增至0.45%。
资料来源：《npj太空探索》莫汉等
一种月球方法得出了相互矛盾的结果
科学家们一直难以准确测定尘埃含量，部分原因在于标准计算方法本身可能存在问题。
几年前，库勒注意到，用于分析火星冰层物理特性的主流方法存在偏差。
该方法最初是为研究月球土壤而开发的，当他在地球条件下检验其准确性时，所得结果显得不够一致。
帕里莫汉最近从华盛顿大学获得地球科学学位，曾与库勒合作，采用不同方法重新计算冰体特性。
他们的方法借鉴了史蒂夫沃伦开发的技术，沃伦是华盛顿大学地球与空间科学荣誉教授，专攻冰雪研究。
火星北极冰层更为纯净
通过结合凤凰号任务的观测数据与轨道卫星的测量结果，研究人员得出的结论是，混入北极冰层上层的尘埃量远低于此前的估算。
早期计算认为该上层可能含有高达25%质量的尘埃，而这项新研究于9月8日发表在《npj空间探索》期刊上，将这一数值调整至约3%。
火星季节变化带来的亮度差异揭示了尘埃的分布特征。
与形成单一均匀污浊块体不同，北极呈现出类似冰淇淋三明治的分层结构，较富含尘埃的层位于更纯净冰层之间。
每年冬季，表面都会形成一层相对较厚的霜；到了夏季，这层季节性霜层便会消失，露出下方更古老、更洁净的冰层。
通过观察亮度随时间的变化，我们得出结论：冬季时会形成一层含尘的霜。
到了火星的夏季，这层霜消失，露出更纯净的古老冰层。
岩层蕴含着气候与宜居性的线索
那些较老的层次可能保留了数千年前的条件证据，当时研究人员认为冰是通过降雪积累的。
因此，每一层埋藏的层次都可能揭示火星气候如何随着星球经历剧烈的冰河时代周期而变化的线索。
尘土和冰的混合物也可能影响在地表以下是否能形成小块的液态水。
在之前的研究中，Khuller和同事提出，较暗的尘土层可以吸收阳光并储存足够的热量以融化周围的冰。
这些小块中的尘土还可以提供养分，可能创造细菌或其他原始生命形式可以居住的环境。
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火星和地球都具有类似的水冰与尘埃分层结构，这一点颇为有趣，库勒尔说道，为何一颗行星孕育了生命，而另一颗却没有？
Khuller希望将这种改进的分析方法应用于火星的其他区域，利用埋藏在地下的冰层，构建更清晰的气候演变历史记录。
相关知识（天文术语）
火星是太阳系中距离太阳第四近的行星，属于类地行星，表面呈红色，主要因富含氧化铁的土壤反射阳光所致。
其大气稀薄，主要成分为二氧化碳，昼夜温差大，存在极地冰冠、火山与干涸河床等地质特征。
火星拥有两颗小型天然卫星——火卫一和火卫二。
人类已发射多个探测器对其进行探测，旨在研究其气候演化、地质历史及潜在宜居性。
BY: Gillian Dohrn, University of Washington
FY: AI
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