天外来客：火星沙尘暴

在去年底上映的电影《火星救援》里，沙尘暴给登陆火星的宇航员带来了致命威胁。火星拥有可以席卷全球的沙尘暴，规模大到甚至能在地球上用望远镜观察到。真实的火星沙尘暴究竟是什么样子，真会对地球人造成生命威胁吗？

每年火星都会有几场大的沙尘暴，然后扩展到一个大洲面积大小的区域并持续数周。比这种年度沙尘暴规模更大的风暴一般较少发生，一旦发生，规模巨大且运动激烈，比如席卷火星的全球性沙尘暴。火星全球性沙尘暴平均每3个火星年（5.5个地球年）发生一次，它会随着普通沙尘暴不断成长，逐渐扩大到全球规模。

在电影《火星救援》里，那种能使宇航员陷入险境的沙尘暴在火星上却不可能发生，即使是火星最大的全球性沙尘暴也不可能吹翻机器设备。最强火星沙尘暴风速的最高值只有每小时96千米，不到地球上某些台风风速的一半。

另外，火星表面的大气密度只有地球的1/100。打个比方，如果你想在火星上放一只风筝，需要比地球更快的风速才能把它吹上天空。地球沙尘暴与火星沙尘暴最大的区别在于火星大气压很小，大气层稀薄，所以即使以同样的风速吹相同的物体，所产生的强度也不同。

即便如此，火星沙尘暴并非无害。火星上的沙粒非常细小且带有微静电，它们会附在任何物体的表面，甚至钻入机器内部。如何让火星沙粒不落在机器表面或进入内部，对工程师来说是个挑战。

在这方面受影响最大的莫过于太阳能电池板。即使规模非常小的沙尘暴，也可能卷起很多沙粒，这些沙粒覆盖在电池板上会阻碍阳光的照射。没有足够的阳光照射，太阳能电池板也就无法提供充足的电力。如果遇到全球性沙塵暴，扬起的沙粒进入大气会降低大气透明度，到达火星地表的阳光也会大幅减少。在《火星救援》小说里，就有宇航员马克在一次沙尘暴中注意到天色变暗，并造成太阳能电池阵发电能力下降的情节。

当全球性沙尘暴来临时，在火星表面工作的漫游车或着陆器等设备需静静等待沙尘暴结束，这样既是为了节省电池电力，也是为了保护精密的仪器设备。目前仍在火星工作的机遇号自2004年着陆火星以来，只在2007年遇到过一次全球性沙尘暴，当时机遇号关闭了主要仪器，进入数周的低耗电生存模式。

虽然火星全球性沙尘暴可能导致沙粒完全覆盖电池板，并遮蔽阳光，但太阳辐射还是会抵达火星表面并推动沙尘暴增强。太阳幅射能使火星表面的空气变热，而远离表面的空气依旧较冷。冷热空气在一起产生对流，较热的空气带着表面的沙粒上升，引起更大规模的沙尘暴。

火星大型沙尘暴通常发生在南半球的夏季。和地球一样，火星的季节更替也是因为转轴倾角而产生。但火星的轨道离心率为0.09，地球只有0.02，火星绕太阳的公转轨道没有地球的圆，因此当火星距离太阳较近时会明显变热。而此时正好是火星南半球的夏季，接收到的太阳辐射比其他季节强，致使星球表面发生的沙尘暴持续时间较久，一般在几周到几个月。

从开始在地球上用望远镜跟踪，到发射卫星在火星轨道上拍摄，人类观察火星上的沙尘暴已经超过一个世纪。第一次发现火星全球性沙尘暴是在1909年，最近一次是在2007年，至今已有8年未发生全球性沙尘暴了，相比从前已经延迟很久，或许这些年火星表面的安静预示着一场更大规模的沙尘暴的到来。

火星全球性沙尘暴再次出现对科学家来说或许是个很好的研究机会，但对在火星上工作了11年的机遇号就不是了。所以，宇航员登陆火星真正需要担心的不是沙尘暴的猛烈，而是沙尘暴的规模与持续时间。《火星救援》里马克一个人在火星待了近两年，没有遇到全球性沙尘暴，已经很幸运了。（据腾讯科技）