現實中的「沙丘行星」：為何火星上有刮不完的塵暴？
從南極巨大冰帽逃逸出來的大量氣體，在日夜劇烈溫差的牽動下，經常引起大規模的塵暴，情況嚴重時，可覆蓋火星全球，掩遮一切地表，就如「水手九號」初臨火星時一樣，塵暴肆虐，地表深藏，一兩個月後才得平息。
塵暴來襲時，能見度極低，難以觀察地貌。
當火星塵埃滿天時，大氣吸熱能力增加，可提高火星大氣溫度攝氏
20
～
30
度。揚起灰塵的總量，有
7
億多立方公尺
，可覆蓋火星全球地表
1/10
頭髮厚度。在地面望遠鏡觀測時代，常看到火星隔夜「山河變色」，都是因為塵暴攜帶大量灰塵所致。塵暴平息後，灰塵重新分佈，大規模改變了地表顏色，面積有時可達半個美國大陸的大小。
塵暴的另一巨大功能，是對地表進行風蝕作用。「維京人號」登陸之時，科學家不但要憂慮高低不平的隕石坑，和經隕石撞擊而散落在各處的巖塊，還要憂慮火星亙古的風蝕作用，可能已把所有岩石揉成細沙，甚或流沙，可能會將登陸艇吞沒。
所以，當「維京人號」安全落地，發現腳下是堅實的土地，並還有許多大小不一的巖塊樣品留下時，對我們來說，是一個意外的驚喜。
「維京人一號」軌道衛星，在
1976
年為「維京人二號」登陸小艇尋找登陸地點時，在北半球攝得一張所謂「火星人面像」（
Face on Mars
，圖
6-1
）。照片
中央的人面約
1，500
公尺大小，太陽由左上方以
20
度角射入。其他各類散佈的巖塊，都有明顯風化跡象。「火星人面像」可能就是由塵暴「雕塑」成的。
圖
6-1
：
1976
年由「維京人一號」軌道衛星攝得之「火星人面像」。
「火星人面像」公佈後，引起「八卦族」密切關懷，認為是「火星人」的藝術作品，對美國航天總署不肯說「實話」公佈「詳情」大表不滿，紛紛提出媒體控訴，熱鬧了好一陣子。
「火星人面像」被媒體炒作
30
年後，美國航天總署在
2007
年，
特別
以新一代「火星勘測軌道飛行器」
（Mars Reconnaissance Orbiter， MRO）
上的「高解析度成像科學裝置」
（High Resolution Imaging Science Experiment， HiRISE）
，取得一張解析度為
90
公分的高鑑別率照片（圖
6-2
），秋毫畢露地呈現出「火星人面像」的確是由塵暴「雕塑」而成的
礫
丘。美國航天總署耐心地等候了
30
餘年的時間，認真處理了一般老百姓熱衷的火星八卦事件，「火星人面像」至此完全謝幕。
圖
6-2
：美國航天總署在
2007
年
4
月
5
日取得
一張高鑑別率「火星人面像」。
火星塵暴的確產生了大規模的風化作用，造成了包圍在北極四周的巨大沙漠和零星散佈在各地的沙丘區
（sand dunes field）
。比較起來，北半球受風蝕情況較為嚴重，沙礫常將隕石坑埋住，形成平坦的地表。南半球隕石坑滿布，銳利鮮明，似乎沒受到什麼塵暴的蹂躪，間或，一些構造特殊的沙丘零散其間。
1999
年
5
月
5
日，「火星全球勘測衛星」在
赫
歇爾隕石坑（
Herschel Crater
，南緯
15
度，西經
229
度）內東側，發現一類奇怪的沙丘（圖
6-3
）。沙丘中夾雜著一些深刻的紋路
（grooved）
，紋路中的沙子好像被強風吹走，沙丘表面猶如被膠水黏住，很像是水滲透沙丘後整體被凝固造成的效果，但真實原因仍不清楚。
圖
6-3
：火星塵暴產生了大規模的沙丘。
基準面
火星沒有海洋，沒有海平面，地勢起伏以人為規定的基準面
（Datum Surface）
為準。基準面是火星地表大氣壓為
610。7
帕的高度，在這個氣壓下，水的沸點為攝氏
0
度。火星高地，氣壓比基準面低；火星盆地、窪地，氣壓則比基準面高，概念上與地球以一大氣壓（
1。013
×
105
帕）為海平面高度類似。
宏觀上，火星南半球地勢比基準面高，尤其在南緯
25
～
75
度之間，可高出基準面
2。5
公里至
6。5
公里不等；相反地，北半球地勢低窪，平均在基準面下
2
公里多，唯有連綿
4，000
公里的塔西斯高地高出基準面有
5
公里之多。
但沒人知道火星的南、北兩半球地勢差形成的原因。
塔西斯高地，包括西北方的奧林帕斯山，組成了太陽系第一火山群奇觀。發育不良的火星可謂卯足了勁，噴出了太陽系最偉大的火山，爭取到人類對它的尊敬和讚歎。
從塔西斯高地往
東南方望過去
，在赤道南邊，有一條
4，500
公里長、寬
250
公里、深
8
公里的水手號谷。在地球上，美國大峽谷長
450
公里、寬
25
公里、深
1。5
公里，可輕易裝入水手
號谷支谷
裡。東非大裂谷，長可略比，但寬、深不及。從火星軌道上觀看，
水手號谷像是
被刀子刮出一道深深的傷痕，中間寬，近圓形，兩邊以錐形向東、西方向射出。小個兒火星，又創出另一個太陽系奇觀。除搶眼的
水手號谷和
巨大的火山口外，圖
6-4
上還有一條由南向北長
達
4，000
多公里的卡西谷
（Kasei Valles）
，構成塔西斯高地的東緣，如地球的長江大河，清晰可見，是火星上最大的一條幹涸河道。
圖
6-4
：火星赤道南邊的水手號谷。
雖然地質學家目前還搞不清楚塔西斯高地形成的原因，但水手
號谷可能
是它闖出的禍。原因是造高地需要材料，從地下吸，會引起在水手
號谷處
塌方。另一個理論認為，
水手號谷是
火星初期的板塊運動撕出的裂谷，但火星比地球小很多，散熱快，內部熔融
的地函迅速
凝固，板塊運動早已胎死腹中，未能繼續發展。
在多次去加州噴射推進實驗室出差期間，有一張奇特的水手
號谷照片
引起了作者極大的興趣。這是一張由東（南緯
12
度，西經
65
度）朝西向
水手號谷中央
（南緯
8
度，西經
75
度）望去，非常接近火星地表的俯瞰圖片（圖
6-5
），谷壁結構清晰，
支谷錯綜複雜
，天地交接處，
谷景開闊
，氣勢磅礴。
谷外地形
平坦，隕石坑零星分佈。這張照片有很多標題，作者最喜歡的是：「如身臨其境」
（The next best thing to being there。）
。
圖
6-5
：由東朝西向
水手號谷中央
望去的俯瞰圖片。
作者託同事打聽，找到了這張照片的作者，是當今在噴射推進實驗室工作的李佩芸，加州理工學院
電腦
博士，是一位傑出的
電腦
模擬科技領導人才。她和她的工作小組成員使用「維京人號」原始高空照片，在
電腦
上轉換成低角度俯視，並增加谷深
5
倍
，共享了
842
兆位元組。這些成果被美國地質觀測所
（U。S。 Geological Survey， USGS）
採納，製成低空飛越
水手號谷的
錄影帶，供大眾觀賞。
「火星全球勘測衛星」於
1998
年
1
月
1
日傍晚，在繞
火星第
80
圈時，攝得一幅鑑別率高達
6
公尺的水手號谷中一個小谷
脊
照片，涵蓋了
9。8
公里×
17。3
公里的面積（圖
6-6
）。照片中央為平坦的小谷脊，最寬處近
6
公里，兩邊斜坡陡峻，呈束狀，向北（圖上方）、南（圖下方）兩方向滑去。岩石結構多層次，由數
公尺到
數十公尺不等。在地球上，這類地形可能由沉積而成，如亞利桑那州的大峽谷，或由火山形成，如夏威夷考艾島
（Kauai）
上
的威美亞
山谷
（Waimea Canyon）
。這些層次分明、厚實的岩石結構，說明了火星地質成因有著豐富和活躍的歷史背景。
若由
水手號谷大膽
朝南方高緯度方向邁出，最終會抵達南極。
圖
6-6
：水手號谷中一個高鑑別率的小谷
脊
照片。
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