美国宇航局众包“观云项目”，揭晓火星大气谜团

北京时间8月3日上午消息，2020年底，行星科学家马雷克斯利夫斯基每天长时间盯着电脑屏幕他花了很多时间仔细研究火星大气层的图像:放大，调整颜色对比度，增强图像亮度，改变图像区域的颜色根据消息显示，斯利夫斯基是美国宇航局喷气推进实验室的高级博士后研究员最近几年来，他致力于寻找火星云的特征虽然他已经编写了算法来完成对火星云层的勘测，但结果喜忧参半，所以他只能用肉眼观察图像数据

美国宇航局的观云项目要求人们在火星勘测轨道飞行器收集的火星大气图像中寻找类似的拱形特征，从而证明云的存在。

没想到，斯利夫斯基很快收获颇丰他发现每个火星云团的高度和亮度都不一样斯科夫斯基说，我观察了大约一周，当时的反应是:嗯，还需要更多时间回想一下当时的情景

无独有偶，NASA刚刚号召人们积极参与公民科学种子基金项目，这将给太空爱好者一个参与顶尖研究的机会斯考斯基和阿明·克莱恩博赫立即开始起草一份提案——调查并确定火星大气中的中层云云漂浮在距离火星表面50—80公里的高度从火星气候探测器的观测数据可以看出，火星周围的巡天仪器可以测量火星云的温度，冰和尘埃含量

经过数周的beta测试，这个名为观测火星云的项目于6月底在宇宙动物园的平台上推出平台上有数百个热门项目，约有2600名志愿者加入其中他们在论坛上介绍了自己，并深入研究和分析了气候探测器在不同高度，位置和一天中不同时间绘制的火星大气图像志愿者只需要一台电脑和互联网接入就可以做出贡献，因为数据是通过浏览器中嵌入的可视化工具查看的，该工具还附带一个可选的教程，可以快速入门

6月底，名为观测火星云的项目在宇宙动物园平台上线这个平台上有数百个热门项目，约有2600名志愿者加入其中他们在论坛上介绍了自己，并深入分析了气候探测器在不同高度，位置和一天中不同时间段绘制的火星大气图像

组成云观察小组的五名研究人员希望这项工作能够揭示火星的全球天气模式，为什么火星大气比地球大气稀薄，甚至帮助我们了解火星表面曾经存在的液态水是如何逃逸到太空中的云观察集团副首席研究员克雷恩·波尔说:我们通过公民科学种子基金项目获得的气候数据将比迄今为止火星所有的大气调查数据都要全面

克伦伯赫对火星云的形成过程非常感兴趣，火星云主要由二氧化碳或水冰组成二氧化碳含量高的云将有助于揭示火星大气的结构和动力学以及导致极低温度的条件，因为固态二氧化碳的冷凝温度通常低于火星大气水冰含量高的云可能告诉我们水汽的存在，并可能负责将水汽输送到高海拔地区的过程

火星气候探测器是火星勘测轨道飞行器装载的六个仪器之一，该飞行器自2006年以来一直围绕火星运行它配备了九个通道，每个通道都被调谐到不同波长的可见光或红外光，绘制从火星表面到80公里高空的热辐射图虽然气候探测器不是专门为研究大气活动而设计的，但执行任务的科学家们立即注意到热辐射图中突出的拱形特征表明了火星云的存在他们发现，这些拱形特征是由飞船绕火星运行时云层和红外传感器之间的角度变化引起的当探测器靠近云层时，云层似乎更靠近地面因此，拱形特征的最高点代表了火星云层离地表的真实最大高度

在这个观云项目中，公民科学家使用一个点击工具来识别在不同高度和时间的气候探测器热辐射图中发现的任何拱形峰，每个图像显示在4个不同的帧中同时，它们还可以改变颜色，找到颜色特别暗淡的拱峰也许这是人为失误造成的毕竟不同用户在标记同一个图像之前，认知是不一样的

根据消息显示，斯利夫斯基和克雷恩波赫在观云网站上传了大约4个半月的火星大气图像预计人们需要几个月的时间来解读它们克莱恩博赫说:观云项目对于深入分析火星大气具有重要意义，远远超出我们之前的预期在短短几周内，公民科学家仔细检查了超过6000张火星图像，平均每张照片3张

事实上，动员人们分析海量数据集并不是什么新鲜事此前，科学家利用宇宙动物园平台对太空照片进行分类，实现对地球降雨量的数字化记录这是一种有利的研究方法，它涉及到寻找计算机系统无法识别的，过于隐蔽和复杂的天文特征美国哈弗福德学院的天文学家凯伦·马斯特斯是宇宙动物园项目的首席研究员她说，人类已经进化了几千年，非常擅长模式识别和过滤无关信息人在认知度上超越计算机相对容易，但与人合作也有一定的挑战，那就是如何让人们对项目产生兴趣并保持热度

根据消息显示，为了让更多的人参与到观云计划中来，研究团队在论坛上高度活跃:与参与者一起解决问题，对民众发现的任何拱形特征进行回应和分析，延伸对火星科学的讨论例如，一个项目参与者问:如何识别火星大气的拱形特征，如何帮助未来的载人飞船在火星大气中航行日前，斯利夫斯基举行了一次网络研讨会，让受欢迎的科学家有机会与研究团队见面

云研究小组并不期望参与者获得气候探测器的所有数据，这些数据是在八个火星年中收集的一旦分析了几年的代表性调查数据，Slifsky希望使用云特征来匹配他的算法，从而获得更可靠的结果最终，这将提供最全面和最长期的调查数据库，科学家可以利用数据库中的相关数据更深入地了解火星大气的古代和当前状况

波士顿大学的行星科学家Majid Mayasin没有参与该项目，但他对火星探索非常感兴趣他说，跨越16个地球年的火星勘测数据不是小数据通过民众的深入观察和分析，我相信在不久的将来，火星大气中间层的组成，以及低层大气和高层大气中水和云的特征都会被揭示出来，揭示它们是如何结合在一起的

马亚森研究了水是如何从火星电离层逃逸到太空中的目前，他指出，在水如何从地表运输到更高海拔的过程中，大气云起着重要作用

斯利夫斯基说，这是火星大气从一个古老温暖潮湿的星球演变到今天寒冷干燥环境的一个非常重要的环节在大众科学家的帮助下，‘观云团队’希望在2023年初公布初步结果一旦整个数据库得到分析和发布，他们将把这项工作扩展到更全面地描述整个星球上的云的数量和气候模式，并详细了解尘埃，水蒸气和二氧化碳在火星的大气中是如何运动的

但仍有大量数据需要深入分析根据消息显示，两周前，云观测团队发布了第二批火星图像，约1.2万张，相当于8个地球月的大气巡天数据，供公众科学家继续分类

预计公民科学项目将在未来两年内保持活跃，火星气候探测器将在2022年底前继续发送火星大气的勘测图像克莱恩博赫说，我希望我能积累更多火星年的调查数据，我希望它能持续到这个十年结束，从而建立一个明确而详细的火星大气气候学理论

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