火星“蜘蛛”是不寻常的地质构造． 宇宙飞船在火星的南极地区发现了这种蜘蛛。它们像巨大的蜘蛛，有许多分支的“腿”。它们是如何形成的?科学家们现在已经重现了其中的过程第一次在实验室里。结果似乎是这样的证实蜘蛛是如何形成的二氧化碳理论。二氧化碳气体通过冰层上的裂缝喷发出来． 这些气体带着灰尘和土壤，落到地面上，在地面上雕刻出蜘蛛状的形状。
火星“蜘蛛”的来源
你知道火星上有蜘蛛吗?但与地球上的同类不同，它们是地质构造。科学家们说，它们是由从冰层下逸出的二氧化碳气体爆发引起的。混合着黑色尘埃和沙子的气体在地面上雕刻出蜘蛛状的形状。2024年9月11日，美国宇航局的一个科学家小组表示，他们首次在实验室里重现了这种蜘蛛。他们在模拟火星条件下复制了这一过程，并成功地创造了类似火星上的地层。
研究人员在9月11日的《行星科学杂志》上发表了他们的同行评议研究。
火星的“蜘蛛”
自从2003年首次发现火星“蜘蛛”以来，科学家们就一直对它们感兴趣。基本上，它们是地形上的裂缝，类似于蜘蛛的长腿，有时充满了二氧化碳冰。它们通常聚集在一起，大小从150英尺(45米)到1/2英里(近1公里)不等。真的，它们看起来确实像巨大的蜘蛛在地上爬行!
但它们的起源是地质的，而不是生物的。主要的理论是，当二氧化碳气体以间歇泉般的射流从一层二氧化碳冰下喷发到地表时，它们就形成了。冰层是透明的，阳光可以加热冰层下的土壤。由于土壤较暗，它会吸收热量。
靠近温暖土壤的冰不会融化，而是升华。也就是说，它直接变成气体。气体产生压力，最终冰开始破裂。然后气体会逃逸，当它进入大气层时，会带着黑色的灰尘和土壤。吹来的灰尘和沙子落在火星表面，帮助在地面上雕刻出蜘蛛状的裂缝。值得注意的是，该论文称，裂缝是在土壤内部形成的，而不仅仅是表面的冲刷。当其余的冰在温暖的春天升华后，这些形状仍然可以在表面上看到疤痕。
爬行的蜘蛛是一种独特的火星现象。加州NASA喷气推进实验室的首席作者Lauren Mc Keown说:
测试火星“蜘蛛”是如何形成的
研究人员想要验证一个被广泛接受的理论，即二氧化碳气体产生了蜘蛛。他们基于所谓的基弗模型进行测试。该报解释说:
DUSTIE
部分实验涉及重建火星表面条件。这包括非常低的气压——不到地球海平面的1%——和低至零下301华氏度(零下185摄氏度)的温度。研究人员使用了一个叫做DUSTIE的液氮测试室，这个测试室的大小和酒桶差不多，叫做DUSTIE(冰冷环境的肮脏真空模拟测试床)。麦基翁说:
此前，科学家们曾使用DUSTIE测试凤凰号火星着陆器的研磨工具原型。凤凰号于2008年在火星北极附近着陆。
研究人员创造了一个大约0.8英寸(2厘米)厚的火星土壤模拟物来进行测试。他们把它放在一个容器里，然后浸入冷液氮浴中。接下来，他们把它放在除尘室里。舱内的气压经过校准，与火星南半球的气压相似。
最后，研究小组将二氧化碳气体泵入室内。仅仅三到五个小时，它就凝结成冰。
研究人员不得不多次重复实验，以获得恰到好处的模拟条件。一旦他们做到了，他们在冰下放置一个加热器来加热它。
https://earthsky.org/upl/2024/09/e3-pia26404-experiment-recreating-a-carbon-dioxide-plume.mp4在这个视频中，一小股二氧化碳气体从模拟的火星土壤中喷发出来，在这个过程中形成了一个洞。视频来自NASA/ JPL-Caltech。
重建火星“蜘蛛”
然后就发生了。冰开始破裂，一股二氧化碳气体从模拟土壤中喷出。这对科学家们来说是一个惊喜，他们已经为此努力了五年。正如麦基翁所说:
气体羽流在模拟土壤中形成了一些洞，在它们周围沉积了一些较暗的土壤，就像在火星上发生的那样。这个过程一直持续到所有的气体被释放，总共大约需要10分钟。
研究人员还观察到了其他意想不到的事情。在模拟土壤颗粒之间形成了冰。这有“开裂”土壤的效果。然而，这似乎取决于颗粒的大小和土壤中冰的深度。同样来自喷气推进实验室的研究合著者Serina Diniega说:
未来的测试
研究人员还将继续进行额外的测试。他们想尝试用模拟阳光代替加热器来加热冰下的土壤。这将帮助他们确定蜘蛛在火星上形成的必要条件。这也将有助于回答一些挥之不去的问题。为什么蜘蛛的大小和数量不会随着时间的推移而增长?为什么它们只在地球上的某些地方而不是其他地方?
最近的另一项研究表明，火星的两个极地冰盖彼此不同。这包括在视觉上引人注目的黑色尘埃“扇形”，这些尘埃和土壤是在南极地区被风从蜘蛛状的地层中吹出来的。
总结:美国宇航局的科学家表示，他们已经证实了火星“蜘蛛”是如何在南极地区形成的一个理论:二氧化碳气体的爆发。
