火星“蜘蛛”是怎么生成的

火星南半球存在蜘蛛狀地貌，主流理論認為，這是由二氧化碳氣體雕刻而成。
圖片來源：美國國家航空航天局  

2003年，科學家在火星軌道飛行器拍攝的圖像中發現了許多形似蜘蛛的結構，遍布火星南半球，令人驚訝不已。至于這些地質特征是如何形成的，一直難以確定。

這些巨型結構形態鮮明且獨特。它們通常以一個中心為起始點，向外延伸出多條細長的輻射狀分支，酷似蜘蛛。每個分支結構從頭到尾可以延伸逾1公里，還會“伸出”數百條纖細的“腿”。這些“蜘蛛”地貌通常“成群結隊”地出現，使火星地表呈現皺紋狀。主流理論認為，這些蜘蛛狀結構是由涉及二氧化碳冰（也稱干冰）的過程形成的，這在地球上并不會自然發生。

在《行星科學雜志》上發表的一篇新論文中，美國國家航空航天局（NASA）噴氣推進實驗室科學家詳細介紹了他們的實驗研究。他們首次模擬了火星溫度和氣壓，在這種條件下重現了蜘蛛結構的形成過程。

火星極地表面氣壓極低，溫度低至零下185攝氏度。為了模擬火星條件，科學家使用了“冰環境真空下臟污模擬測試臺”（DUSTIE），這是一個酒桶大小的由液氮冷卻的測試室。

他們將火星土壤模擬物放入一個浸沒于液氮的容器中冷卻，然后將其放入DUSTIE測試室，再將二氧化碳氣體流入測試室，二氧化碳在3—5個小時內從氣態凝結成冰。一旦生成具有合適特性的冰層，他們就在模擬物下方的測試室內放置加熱器來加熱并使模擬土壤開裂。經過等待，這些黑色粉狀物質最終噴發出二氧化碳氣體。

那么，究竟該如何解釋火星“蜘蛛”的形成過程呢？

科學家發現，當陽光穿透火星表面每年冬季積聚的透明二氧化碳冰層時，土壤會被加熱。由于土壤的顏色比其上方的冰層更深，因此會吸收熱量，導致最靠近它的冰層直接變成二氧化碳氣體，而無需先變成液體，這一過程稱為升華（一種從固態直接變為氣態的過程，與干冰產生“煙霧”云團相同）。隨著氣體壓力增加，火星冰層會開裂，使氣體逸出。在氣體向上滲透的過程中，它會帶起一股來自土壤的黑色塵埃和沙子，并落在冰層表面。

根據該理論，當冬季轉為春季，剩余的冰層發生升華時，這些小噴發留下的便是蜘蛛狀痕跡。

不過，關于火星“蜘蛛”的形成仍有許多問題無法在實驗室中得到解答。例如，為什么它們在火星的某些地方形成，而在其他地方沒有形成？如果它們是由季節變化造成的，那為什么它們的數量和大小似乎并沒有隨時間的推移而增長？或許，火星“蜘蛛”能為人們理解這顆紅色星球提供一個獨特窗口。