引用自臺北天文館之網路天文館網站
http://tamweb.tam.gov.tw/bew/TW/content.asp?mtype=c2&idx=504美國航太總署(NASA)火星勘測軌道衛星(Mars Reconnaissance Orbiter,MRO)發現:火星大氣總量會隨火星自轉軸傾角改變而有劇烈變化。科學家認為:當火星自轉軸傾角增加時,這些乾冰絕大部分會進入大氣中,使大氣總質量增加。如果火星表面真的曾經有過液態水,那麼這個過程會影響液態水的穩定性,並進而增加火星沙塵暴發的的頻率和規模。
研究學者利用MRO上的透地雷達(ground-penetrating radar)確認出火星南極有一塊龐大的固態二氧化碳(乾冰)沈積層被埋在地下;整個乾冰沈積層的體積約為12,000立方公里,相當於北美蘇必略湖的規模。美國西南研究所( Southwest Research Institute)Roger Phillips表示:雖然早就已知火星南北極永久極冠(或稱冰帽)有乾冰疊在水冰之上,但埋在地下的這個沈積層的乾冰含量卻比之前估計的還多30倍以上。
透地雷達資料比較符合乾冰的電波穿透特性,與水冰的特性比較不同;再加上沈積層中還可見到乾冰昇華的典型特徵—因乾冰昇華而造成的凹陷,因此確定這個沈積層主要是由乾冰所組成;此外,觀測資料也顯示這個沈積層正處在逐漸消散的階段,讓火星大氣中的氣體含量逐年增加。
現今的火星大氣大約有95%是二氧化碳,雖然地球大氣比火星濃厚得多,但地球大氣中僅有約0.04%為二氧化碳。如果將沈積層中的乾冰算進去的話,則火星上的二氧化碳大約有一半處在冰凍狀態,另一半則存在大氣中;然而在其他時候,可能是幾乎都處在冰凍狀態,也可能幾乎全部都跑到大氣中。如果是大氣中的二氧化碳含量增加,則會使火星表面風勢增強,更常捲起塵粒,每次捲起的塵粒量也更多,導致沙塵暴的威力也增加。另一個結果是會使火星表面液態水不致於沸騰蒸發的面積增加。從火星自轉軸傾角改變的理論模型來看,火星大氣的總質量在100,000年之內會發生好幾次起伏變化。
二氧化碳含量增加而造成的大氣密度變化,也會因為火星傾角改變而加強某些效應。例如:Phillips等人將乾冰沈積層的質量加入火星氣候模型中,計算當火星傾角和軌道特性都處在極端,使得南極夏季被陽光照射最強的時候會發生什麼事,結果發現在這種時候,火星全球、全年的平均大氣壓力比現今還大了75%左右。自轉軸傾角比較大、二氧化碳比較濃的火星大氣,將使得溫室效應增強,從而使火星地表溫度升高,但南北極比較厚的永久極冠卻會使火星地表溫度降低,而且效用比溫室效應還強。關於這一點,火星和地球不一樣,地球擁有濃厚而潮濕的大氣,使得溫室效應比僅有稀薄而乾燥大氣的火星強很多,即使把火星大氣中的二氧化碳加倍了也沒用。
資料來源:http://www.jpl.nasa.gov/news/news.cfm?release=2011-123, 2011.04.21, KLC