火星沙尘旋风之谜经模拟揭秘

火星沙尘旋风之谜经模拟揭秘

来源：科技日报

美国国家航空航天局探测器拍摄到的火星沙尘旋风

　　日本理化学研究所（RIKEN）计算科学研究机构的一个研究小组，日前利用超级计算机“京”（K Computer）进行超高解析度模拟，再现了火星大气中的“沙尘旋风”，并在统计学上了解了尘埃旋风的规模和强弱。

　　地球沙漠地区有时会在晴天突然出现旋风。由于旋风会卷起大量沙尘，因此被称为沙尘旋风。火星上沙尘旋风频发，有时巨大的沙尘暴甚至会覆盖整个火星。

　　火星大气中的沙尘对气象影响巨大，但科学家对这些沙尘的数量和分布并不十分了解。美国国家航空航天局（NASA）从1970年代至2000年实施的多次火星探测发现，火星表面各处均存在沙尘旋风。但由于观测到的沙尘旋风数量有限，且都是静止画面或动画，无法得到准确信息，因此，推测的火星旋风规模和强度误差较大，对其统计学上的性质也不甚了解。

　　为此，研究小组以该所开发的“大气漩涡模拟”数据模型设定火星大气数值，利用超级计算机“京”进行模拟运算。在对流活动最为活跃的夏季，他们将水平和垂直方向各约20公里的区域分割成500亿个立方体格子，经过200小时的模拟运算，成功产生了3000个以上的尘埃旋风，即在1平方公里范围内存在8个以上沙尘旋风。其规模从水平半径数米至数百米，强度为每秒一米至每秒数十米的风速。研究人员从大量模拟案例中通过逆向推测，得到了沙尘旋风半径、最大风速、气压等数据，然后经对沙尘旋风规模和强弱的统计学分析，明确了何种规模的沙尘旋风会以何种频度发生。

　　据悉，研究小组还将继续通过反复模拟，了解沙尘旋风发生季节和地点的差异，以期为将来实现火星天气预报及人类登陆火星创造条件。

　　此次研究成果发表在美国科学杂志《地球物理研究快报》和《地球与空间科学新闻》上。