在死一般的火星的冬季，雪雲(yun) 籠罩著這顆“紅色星球”荒涼的兩(liang) 極。但和地球上以水分子為(wei) 主要成分的雪不同的是，火星上的這些雪粒是二氧化碳的冰凍晶體(ti) ，而且隻有血細胞一般大。

　　火星大氣的大部分是二氧化碳。冬季，兩(liang) 級異常寒冷，足以讓酒精結冰。這個(ge) 時候，氣體(ti) 冷凝，就形成很小的雪粒。如今，美國麻省理工學院的研究人員通過軌道飛行器收集的數據計算出火星兩(liang) 極雲(yun) 中的雪粒大小。

　　這個(ge) 研究小組經過計算發現，火星南極雪粒稍小於(yu) 北極雪粒。但不管怎樣，兩(liang) 極的雪粒都很小，和一個(ge) 紅血球一般大。麻省理工學院航空與(yu) 航天學副教授、波音客機職業(ye) 培訓負責人凱莉-卡霍伊表示：“這是一些很小的顆粒，不是大雪花。你可能會(hui) 認為(wei) 這是霧，因為(wei) 它們(men) 實在太小了。”

　　卡霍伊和研究生胡倫(lun) 宇以及瑪利亞(ya) -祖柏分析了美國“火星全球勘測者”(MGS)衛星和火星勘測軌道飛行器(MRO)科學儀(yi) 器收集的大量數據。根據這些數據，他們(men) 用火星兩(liang) 極雪麵最大厚度的測量值確定了雲(yun) 中二氧化碳雪粒的大小。火星南極的雪花厚度比北極厚大約50%。

圖為(wei) 這顆雜亂(luan) 點綴著隕石坑的紅色星球的兩(liang) 極表麵有時覆蓋著一層薄薄積雪

　曆時火星一年的時間，研究人員觀測到由於(yu) 從(cong) 秋天到冬天天氣逐漸變冷，天逐漸變黑，雪雲(yun) 慢慢從(cong) 這顆紅色星球的兩(liang) 極向赤道擴展。數據顯示，火星一年高達687天，與(yu) 之相比，地球隻有365天。就像地球上一樣，隨著天氣從(cong) 冬季進入春季，這些雪雲(yun) 在向赤道擴展的途中開始收縮，漸漸回到兩(liang) 極。

　　這些研究人員發表在《地球物理學研究雜誌》上的一篇論文詳細說明了他們(men) 的研究結果。論文第一作者胡倫(lun) 宇表示：“我們(men) 首次用航天器數據展示了火星上的這種現象。在過去10年裏，我們(men) 用航天器在火星上或周邊進行了科學勘測，才有了今天這些重要數據。要是你把這些不同數據放在一起進行研究，就能獲得新發現。”在火星北極，濃縮的二氧化碳顆粒大小從(cong) 8到22微米不等。南極雪粒較小，隻有4到13微米。

　　美國加利福尼亞(ya) 理工學院行星學博士後保羅-海恩表示，因為(wei) 二氧化碳構成了大多數火星氣候，所以了解這種氣體(ti) 在這顆紅色星球上的表現將有助於(yu) 科學家了解火星的整個(ge) 氣候情況。並未參與(yu) 這項研究的海恩說：“主要問題是季節性冰帽在火星是怎樣形成的。冰帽可能在火星表麵被直接凍結，或形成於(yu) 大氣中的雪粒落向地麵時。這項研究似乎顯示，至少在某些情況下，冰帽來自降雪，而不是直接的冰塊沉積。長期以來我們(men) 一直都這樣懷疑，但這項研究可能提供了最強有力的證據。了解火星上二氧化碳雪雲(yun) 顆粒的大小可能幫助研究人員了解這顆紅色星球大氣中灰塵的特性和行為(wei) 。”

　　從(cong) 雪的形成來看，二氧化碳濃縮需要某種成分，例如小矽酸鹽或塵埃顆粒等。胡倫(lun) 宇表示：“需要什麽(me) 樣的塵埃完成這類濃縮？是很小的塵埃顆粒？還是需要外麵包著有助於(yu) 雲(yun) 形成的灰塵的水分？就像地球上的雪影響熱分布一樣，火星上的雪粒或許有類似效果，以不同方式反射陽光，當然這取決(jue) 於(yu) 每個(ge) 雪粒的大小。”

　　為(wei) 準確了解火星上二氧化碳的冷凝過程，胡倫(lun) 宇分析了大量數據，其中包括曆時5個(ge) 火星年(相當於(yu) 地球上9年多)火星勘測軌道飛行器每隔30秒獲得的溫度和壓力分布圖等。這些研究人員仔細檢查了這些數據，以便了解使二氧化碳雲(yun) 粒形成的條件的地點和時間。

這個(ge) 研究小組還仔細查看了美國火星全球勘測者號衛星激光測高儀(yi) 的測量值。通過向火星表麵發射激光脈衝(chong) ，然後確定這些光束的彈回時間，該衛星測量了這顆紅色星球的地形。有時，這些光束從(cong) 火星表麵一個(ge) 異常高的點彈回時速度就比預期的快。與(yu) 此同時，激光測高儀(yi) 會(hui) 收到一種奇怪信號。科學家認為(wei) ，這些激光束在大氣中遇到了雲(yun) 。

　　胡倫(lun) 宇分析了這些雲(yun) ，尋找了證實二氧化碳冷凝的其他證據。他分析了觀測到雲(yun) 的所有情況，然後設法將激光測高儀(yi) 數據和同時得到的溫度和壓力數據進行了匹配。在11個(ge) 實例中，溫度和壓力為(wei) 二氧化碳提供濃縮條件時，激光測高儀(yi) 就檢測到雲(yun) 。然後，胡倫(lun) 宇分析了每塊雲(yun) 的透明度，也就是發射的光量，接著通過計算，確定了每塊雲(yun) 中的二氧化碳密度。

　　為(wei) 了估算火星兩(liang) 極堆積的二氧化碳雪的總質量，胡倫(lun) 宇使用了早些時候祖柏的研究小組對火星重力場季節性變化所做的測量值。因為(wei) 每年冬天火星兩(liang) 極的雪都會(hui) 堆積起來，所以這顆紅色星球的重力場會(hui) 發生微小變化。通過分析一年四季的重力差異，這些研究人員確定了火星南北兩(liang) 極的雪的總質量。胡倫(lun) 宇用這個(ge) 總質量計算出給定體(ti) 積的積雪中的雪粒數量，最後確定了這些顆粒的大小。