科學家興奮尖叫！火星“蜘蛛”在地球重現

地球上的美國國家航空航天局（NASA）科學家重現了散落在火星表面令人毛骨悚然的黑色“蜘蛛”狀物體。這一突破令研究人員興奮得“尖叫”起來，並且可能有助於揭開有關這些神秘結構的更多秘密。

“火星上的蜘蛛”是一種被稱爲蛛網狀地形的地質特徵的名稱，在這顆紅色星球的多處位置都能看到。在這些地方，數百個類似黑色裂縫的結構出現在行星表面，每個結構可能有數百條單獨的線條，即“腿”。從上方看，這些緊密聚集的變形結構，其寬度可能超過 3300 英尺（約 1000 米），看起來就像一羣蜘蛛在火星地貌上匆匆爬過。

火星軌道飛行器於 2003 年首次發現這些蜘蛛，此後這些特徵不斷在衛星圖像裡出現。起初，這些靜止的蜘蛛狀物體完全是個謎，但科學家最終確定，當火星表面的二氧化碳（CO2）冰突然昇華——即直接變成氣體而不先融化成液體時，就會形成這些蜘蛛。

在 9 月 11 日發表於《行星科學雜誌》的一項新研究中，研究人員在較小規模上模擬了這一過程，使用一個專門的實驗室艙室，造出了一個近乎完美的微型蜘蛛版本。

對於該研究的主要作者勞倫·麥基翁——一位在加利福尼亞州美國國家航空航天局噴氣推進實驗室（JPL）工作的行星地貌學家，她已經致力於重現這些“蜘蛛”五年了——最終成功孕育出這些火星生物的那一刻，她幾乎難以承受。

“（實驗成功的那個時候）那是一個週五的深夜，實驗室經理聽到我的尖叫聲後衝了進來，”麥基翁在一份聲明中說。“她以爲出了事故。”

2021 年，麥基翁主導了一項研究，首次闡釋了蜘蛛的形成方式——通過一種名爲基弗模型的途徑。

該模型表明，在火星春季，陽光透過表面的二氧化碳冰層板，加熱下面的地面。這進而導致部分冰昇華成氣體，在冰層板內部造成壓力積聚。當壓力過高時，冰層破裂，使氣體逸出。當氣體從冰層滲出時，會從表面帶走一股黑色的灰塵和沙子，在火星夏季冰層完全融化時留下類似蜘蛛狀的疤痕。

在這項新的研究中，研究人員在噴氣推進實驗室一個酒桶大小的腔室（稱爲冰冷環境下的真空模擬測試臺（DUSTIE））中重現了這些步驟，對基弗模型展開了測試，該腔室重現了火星極低的壓力和溫度，即零下 301 華氏度（約合零下 185 攝氏度）。

該團隊把模擬的火星土壤放進腔室，並用二氧化碳冰將其覆蓋。

然後，他們通過放置在模擬土壤下方的燈來加熱混合物，以此模擬太陽的變暖效應。

在麥基翁找到剛好適合實驗進行、能讓冰層變得足夠厚且半透明的條件之前，進行了多次嘗試，

但最終，冰層破裂，氣體從洞中滲出了約 10 分鐘，隨後凍結的二氧化碳最終消失，留下了一隻標誌性的“蜘蛛”。

新的研究還揭示了基弗模型中的一個隱藏步驟：冰層也在地下形成，這致使它與上面的冰層一同破裂。

研究人員寫道，這能夠解釋爲什麼“蜘蛛”的腿會呈這樣的之字形。

“這是表明大自然要比教科書所描繪的更爲混亂的細節之一，”該研究的合著者——噴氣推進實驗室的行星科學家塞麗娜·迪涅加在聲明中表示。

研究人員計劃開展類似的實驗，來解決有關火星蜘蛛的最大剩餘謎團，包括爲何它們在火星的某些地方形成，而在其他地方卻沒有形成，還有爲何它們的數量似乎每年都未增加。