发布单位： 台北市立天文科学教育馆
尽管火星是一颗寒冷且死寂的行星 ，但它仍然拥有独特的自然之美 。这些图片展示了我们在地球上无法见到的景象 。
火星的大气层稀薄且脆弱 ，其中 95%由二氧化碳 （CO₂） 组成 。当火星冬季来临时 ，CO₂凝结并在极地的地表形成厚厚的一层冰 ，覆盖地面数月之久 。随着春天的到来 ，气温逐渐回升 。阳光穿透这层半透明的 CO₂冰层 ，使其下方的地面升温 。温暖的地表会使底层的 CO₂冰升华为气体 ，气体聚集在固态 CO₂之下 。最终 ，这些气体会透过冰层的脆弱点释放出来 ，有时甚至会喷发成间歇泉 ，将较深层的黑色物质喷洒到冰面上 。
NASA 火星侦察轨道卫星 （Mars Reconnaissance Orbiter ，MRO） 上的高解析度成像科学设备 （HiRISE） 于 2018 年 10 月拍摄到这些火星间歇泉的影像 。该设备还曾拍摄到其他火星 CO₂间歇泉的照片 。
图说： 这张 HiRISE 影像显示了火星北极地区沙丘上不同的深色形状和亮点 。亮点是冻结的二氧化碳升华为气体并喷发的地方 ，将较深色的物质散佈到表面 。来源： NASA
某些火星 CO₂间歇泉喷发后 ，会形成直径可达 1 公里的黑色斑块 。这些喷发蕴含极大能量 ，速度可达每小时 160 公里 。有时 ，这些喷发会在冰层下方形成黑色区域 ，呈现出类似蜘蛛的形状 。科学家将这些地貌称为 「蜘蛛地形」 （araneiform terrain） 。这些地形通常以群集的形式出现 ，使火星表面呈现皱褶状 。
图说： 这张照片拍摄于 2018 年 5 月 13 日 ，当时火星南极处于冬季 ，照片显示该地区被二氧化碳冰层覆盖 ，随着春天太阳的回归 ， 「火星蜘蛛」 开始从冰盖中冒出来 。来源： NASA
图说： 火星间歇泉机制示意图 。当春天到来时 ，冷冻的二氧化碳因太阳辐射变暖升华为气体 ，使冰层下的压力不断增强 ，最后穿过季节性冰层的薄弱处喷发 ，同时携带的尘埃在表面形成黑斑 。来源： Aye, K.-M. et al. (2018)
目前 ，解释火星上的 CO₂循环如何形成这些地貌的机制被称为 「基弗模型」 （Keiffer Model） 。模型解释季节性冰盖会形成一层不可渗透的半透明 CO₂冰层并在底部升华 ，导致高压气体在冰层下方聚集 。这些气体会使冰层悬浮 ，最终导致破裂 ，喷发出高速 CO₂气流 ，将沙粒大小的颗粒带入喷流中 ，从而形成这些斑点并侵蚀出沟槽 。 （编译/台北天文馆王庭萱）
资料来源： Universe Today