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    火星的极地的组成包括水冰和干冰，极地的化学过程一直有着明显的变化，其中在极地沙丘上发现的暗色斑点每年在极地的春季形成，随着冰的消失而消失。过去的研究一直认为这些现象与干冰的升华有关，毕竟干冰是相对于水冰挥发性更高的一种物质。透明的板状干冰在太阳光的照射下，会直接加热底部的材料，并造成干冰升华且沿着裂隙喷出。这种现象，又被称为一种“固态温室效应”，很好地解释了极地看到的“蜘蛛”构造，以及暗色沙丘斑点中常见的“煎蛋构造”。

火星极地的“蜘蛛构造”（左图）和“煎蛋构造“（右图）

    然而，吉敏经过仔细分析火星极区的时序图像数据，发现一个奇怪的现象。很多沙丘斑点在所谓的干冰升华形成斑点之后很久，又出现了高反照率的“亮晕”和“亮核”。按理说，此时表面温度早已超过干冰的升华点许多，但仍有高反照率的物质出现。因此我们推测该现象很可能和水冰有关。基于这种猜想，我们又做了一系列基于CRISM数据的红外光谱分析、基于THEMIS和MCD的地表温度分析，发现确实斑点形成之后出现的亮色物质具有水冰的红外光谱吸收特征，而且在地表温度位于水冰三相点附近（273K）时出现。据此我们猜测，相关的现象是由于干冰下存在的水冰也具有类似的固态温室效应所致。所谓固态温室效应，就是类似气体的温室效应，表层干冰对于太阳的短波辐射透射率高，而能够吸收长波辐射，导致冰层底部的物质选择性加热（这里就包括干冰和水冰）。由于挥发性物质升华形成气体，突破冰层喷发到地表，依次形成了地表看到的斑点、亮晕和亮核。该工作表明，水冰这种相对更难挥发的冰，在当代火星表面的极区季节性变化的地质过程中起着不可忽视的作用。当然这也意味着我们过去只考虑干冰升华的极地大气和地表相互作用的模型需要重新调整，研究水冰的升华所造成的热效应。

    亮晕和亮核出现时的基于THEMIS和MCD的地表温度分析（Peng et al., 2025）

    吉敏有关火星极地区域暗色沙丘斑点的工作已于2025年8月正式在《JGR-Planets》杂志上发表。潘路和意大利帕多瓦天文台的Alice Lucchetti研究院参与该相工作。研究工作得到了国家自然科学基金及国家重点研发计划的联合资助。更多信息请参见文章链接：https://doi.org/10.1029/2024JE008813。