天外來客：火星沙塵暴

在去年底上映的電影《火星救援》里，沙塵暴給登陸火星的宇航員帶來了致命威脅。火星擁有可以席卷全球的沙塵暴，規模大到甚至能在地球上用望遠鏡觀察到。真實的火星沙塵暴究竟是什么樣子，真會對地球人造成生命威脅嗎？

每年火星都會有幾場大的沙塵暴，然后擴展到一個大洲面積大小的區域并持續數周。比這種年度沙塵暴規模更大的風暴一般較少發生，一旦發生，規模巨大且運動激烈，比如席卷火星的全球性沙塵暴。火星全球性沙塵暴平均每3個火星年（5.5個地球年）發生一次，它會隨著普通沙塵暴不斷成長，逐漸擴大到全球規模。

在電影《火星救援》里，那種能使宇航員陷入險境的沙塵暴在火星上卻不可能發生，即使是火星最大的全球性沙塵暴也不可能吹翻機器設備。最強火星沙塵暴風速的最高值只有每小時96千米，不到地球上某些臺風風速的一半。

另外，火星表面的大氣密度只有地球的1/100。打個比方，如果你想在火星上放一只風箏，需要比地球更快的風速才能把它吹上天空。地球沙塵暴與火星沙塵暴最大的區別在于火星大氣壓很小，大氣層稀薄，所以即使以同樣的風速吹相同的物體，所產生的強度也不同。

即便如此，火星沙塵暴并非無害。火星上的沙粒非常細小且帶有微靜電，它們會附在任何物體的表面，甚至鉆入機器內部。如何讓火星沙粒不落在機器表面或進入內部，對工程師來說是個挑戰。

在這方面受影響最大的莫過于太陽能電池板。即使規模非常小的沙塵暴，也可能卷起很多沙粒，這些沙粒覆蓋在電池板上會阻礙陽光的照射。沒有足夠的陽光照射，太陽能電池板也就無法提供充足的電力。如果遇到全球性沙塵暴，揚起的沙粒進入大氣會降低大氣透明度，到達火星地表的陽光也會大幅減少。在《火星救援》小說里，就有宇航員馬克在一次沙塵暴中注意到天色變暗，并造成太陽能電池陣發電能力下降的情節。

當全球性沙塵暴來臨時，在火星表面工作的漫游車或著陸器等設備需靜靜等待沙塵暴結束，這樣既是為了節省電池電力，也是為了保護精密的儀器設備。目前仍在火星工作的機遇號自2004年著陸火星以來，只在2007年遇到過一次全球性沙塵暴，當時機遇號關閉了主要儀器，進入數周的低耗電生存模式。

雖然火星全球性沙塵暴可能導致沙粒完全覆蓋電池板，并遮蔽陽光，但太陽輻射還是會抵達火星表面并推動沙塵暴增強。太陽幅射能使火星表面的空氣變熱，而遠離表面的空氣依舊較冷。冷熱空氣在一起產生對流，較熱的空氣帶著表面的沙粒上升，引起更大規模的沙塵暴。

火星大型沙塵暴通常發生在南半球的夏季。和地球一樣，火星的季節更替也是因為轉軸傾角而產生。但火星的軌道離心率為0.09，地球只有0.02，火星繞太陽的公轉軌道沒有地球的圓，因此當火星距離太陽較近時會明顯變熱。而此時正好是火星南半球的夏季，接收到的太陽輻射比其他季節強，致使星球表面發生的沙塵暴持續時間較久，一般在幾周到幾個月。

從開始在地球上用望遠鏡跟蹤，到發射衛星在火星軌道上拍攝，人類觀察火星上的沙塵暴已經超過一個世紀。第一次發現火星全球性沙塵暴是在1909年，最近一次是在2007年，至今已有8年未發生全球性沙塵暴了，相比從前已經延遲很久，或許這些年火星表面的安靜預示著一場更大規模的沙塵暴的到來。

火星全球性沙塵暴再次出現對科學家來說或許是個很好的研究機會，但對在火星上工作了11年的機遇號就不是了。所以，宇航員登陸火星真正需要擔心的不是沙塵暴的猛烈，而是沙塵暴的規模與持續時間。《火星救援》里馬克一個人在火星待了近兩年，沒有遇到全球性沙塵暴，已經很幸運了。（據騰訊科技）