火星上的日晕！毅力号探测车目击到曾被认为不可能的火星天空景观。


毅力号于2021年12月15日观测到太阳周围光晕的图像。毅力号捕捉了全景图，接着科学家描画出其框架（图片来源：美国宇航局/加州理工学院-喷气推进实验室/马克·莱蒙）

美国宇航局的毅力号探测车已目击了科学家们一直在火星上寻找的、并已经对其失去希望的现象。

在地球上，当条件合适时，大气中的冰晶能够折射阳光从而在太阳的两侧产生光点或是环绕它的光晕。长久以来，科学家们一致认为别的星球上也会出现相似的光学现象。但除了数十年来机器人探测器在火星表面捕捉到数不清的天空图像以外，科学家们没发现过任何日晕的迹象。


直到2021年12月15日之前，一直如此。

来自博尔德一个非盈利研究机构——空间科学研究所的行星科学家马克·莱蒙（Mark Lemmon）告诉太空网：“毅力号真的让我们为在12月得到的图像所震惊。”

他补充道：“我已经参与进来很久了，我们也已经在很多图像中到处寻找光晕了。”“我看着它然后想‘为了寻找它的我将会度过艰难的时光’。 因为一切都是虚惊一场，图片上的东西看起来很像光晕，我认为要弄清楚到底发生了什么要做很多事。”

天空中的冰


即使是在地球上也需要特定的条件才能使太阳周围出现光晕。

阳光必须与盘旋在地球大气中的铅笔状冰晶相遇，通常以非常高的细小卷云的形式出现。水冰晶的六边形结构决定了光晕的尺寸，距离太阳22度，或大约两只拳头的宽度。

如果晶体太小或是云过薄、过热，那么太阳就是太阳——没有光晕。大气中其它化学物质的晶体也能达成类似的效果，但每种化学物质的晶体结构将产生大小不同的光晕。莱蒙说：“这几乎就像是指纹，告诉你成分、粒子的形状然后是一点有关尺寸的信息。”

火星大气中二氧化碳含量多于水，所以研究团队测试了干冰能够创造多大的光晕晶体，但计算结果与毅力号所见的并不吻合。


莱蒙和他的同事也没有检查其他任何东西。

他们调查了是否可能是镜头本身创造出了明亮的环，但该特征与其他图像中的此类伪像不匹配。此外，这张奇怪的照片是毅力号在天空中平移拍摄的5张系列照片的一部分；太阳和光晕都出现了三次，每次都在画面中的不同位置。

而且这绝对不是灰尘。“我们有很多图片可以告诉你，天空中的尘埃有什么样的特征，我们肯定你绝对不会从中看见光晕，”莱蒙说，他现任一篇描述这项工作的论文的主要作者。“真的没有其他候选人了。”


2021年4月从中国看到的太阳周围的光晕。（图片来源：盖蒂图片社）)

研究外星大气 

科学家们花了几十年的时间研究火星大气，这既是了解火星的一种方式，也是更广泛地理解大气的一种方式。

莱蒙说：“每个有大气层的行星都是大气运作的实验室。”“我们无法通过一个例子完全理解某件事，然后就试图弄明白如果情况稍有不同会是什么样子。”

虽然几十年来环绕这颗红色星球的轨道飞行器舰队在收集大气数据方面表现出色，但科学家们需要的更多：即地表视角。“我们可以了解火星上任何一处的大气层——看着云层，看着沙尘暴，看着尘旋风——但我们必须验证它在地表的表现，在这里天气很重要。”莱蒙说。


这就是为什么毅力号像之前的火星着陆器和火星车任务一样，配备了一个小型气象站，以及为什么科学家不让火星车的相机直接指向地面。毅力号甚至携带天空相机（Skycam），这是一种仅在火星白天或太阳日中抬头拍摄的相机；火星车导航相机的许多照片也展示了天空的一隅。（莱蒙用于识别光晕的图像由导航相机拍摄。）


太阳周围光晕的存在确实让科学家们了解火星的大气层，尤其是冰晶，比科学家直接测量的任何冰晶都要大。但是，由于只有一个例子在手，莱蒙对得出的任何笼统的结论都犹豫不决。

“我认为对我们来说最重要的是，我们已经了解到这件事完全有可能发生，”他说。“我们需要毅力号，在那个地方更努力地寻找它。

特别是，莱蒙希望下一次火星进入与2021年12月的观测相同的季节，科学家称之为远日点云带季，下一次将在明年地球北半球夏季到来时铺开。“当它再次出现时，我们将花整个季节寻找光晕，且准备跟进和尝试更详细的调查，如果我们看到任何东西的话。”莱蒙说。

这项研究在9月3日发表在《地球物理研究快报》上的一篇论文中进行了描述。

BY:Meghan Bartels

FY:人间工作区

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