2018年夏季的全球火星沙塵暴提供了前所未有的學習機會。人類首次擁有了8艘繞火星運行或在火星表面漫遊的航天器。這是有史以來最大規模的機器人探險家觀察到全球沙塵暴的爆發。
世界各地的科學家仍在分析大量的數據，但初步報告包括關於大規模沙塵暴可能如何影響古代火星水、風和氣候，以及它們如何影響未來天氣和太陽能的見解。
“好奇”號的桅杆相機在火星上的SOL2075和SOL2170之間拍攝的照片顯示了正在推進的沙塵暴，拍攝於2018年6月8日至2018年9月13日之間。
火星沙塵暴很常見，特別是在火星南半球的春季和夏季。它們往往持續幾天，可以覆蓋地球上與美國大小相當的地區。但是環繞行星的沙塵暴是不可預測的，有時會持續幾個月。為什麼呢？
來自美國宇航局戈達德太空飛行中心(Goddard Space Flight Center)的大氣科學家斯科特·古澤維奇(Scott Guzewich)，也是美國宇航局沙塵暴調查的首席研究員。他說：“我們仍然不知道是什麼驅動了這種變化，但2018年的風暴提供了另一個數據點。”
美國宇航局第一次看到一場火星全球沙塵暴是在1971年，當時的水手9號飛船--第一個繞另一顆行星運行的太空船，到達了一個被灰塵吞沒的紅色行星。自那以後，我們在1977年、1982年、1994年、2001年、2007年和2018年目睹了火星全球風暴。
在最近的火星全球沙塵暴期間，我們從太空和地面看到了三件事，它們幫助解決了一些懸而未決的問題，並暴露了新的問題：
氫原子從火星的上層大氣中逸出，而含有重氫(氘)的水仍然被困在火星上。氫的外逃幫助火星從45億年前的潮溼星球變成了今天的乾旱世界。
全球沙塵暴會把火星的水吹走嗎？
科學家們發現了大量的證據，證明火星在數十億年前就有河流、湖泊甚至海洋。乾涸的河床、古老的海岸線和含鹽的表面化學都是線索。但是為什麼大部分的水都消失了呢？它們是如何消失的呢？美國航天局戈達德的火星水專家傑羅尼莫·維拉紐瓦（Geronimo Villanueva）認為火星全球沙塵暴可能會給我們一個解釋。
維拉紐瓦與歐空局(European Space Agency)和俄羅斯航天局(Roscosmos Space Agency)的同事合作，證實了強大的全球沙塵暴似乎將水汽從火星表面上方20公里的典型高度上升到至少80公里的更高海拔。美國宇航局的火星勘測軌道飛行器在2007年也觀察到了類似的現象。
通過將水注入高層大氣，火星全球沙塵暴可能會干擾火星的水循環，阻止水的凝結和回落到地表。在地球上，水以雨雪的形式落下。同樣的過程可能存在於數十億年前的火星上。
維拉紐瓦和他的同事推測，在更高的高度，火星的大氣特別稀薄，太陽輻射可以很容易地穿透水分子，並將它們的組成元素吹入太空。維拉紐瓦在他的職業生涯中一直在拼湊火星上的水的歷史，他認為：當把水帶到大氣層的較高部分時，它更容易被吹走。
2019年4月10日，維拉紐瓦和他的同事在同行評審的“自然”雜誌上報道，他們發現了利用火星上的外火星跟蹤氣體軌道飛行器發現了水蒸氣消退的證據。軌道飛行器測量了2018年風暴前後不同高度的水分子。科學家們第一次看到，所有類型的水分子(有輕有重)都到達了高層大氣的“逃逸區域”，這是對水如何從火星上消失的一個重要洞察。現在，維拉紐瓦說，科學家們將不得不在他們的預測中考慮到這一新的信息，即古代火星上有多少水流動，以及它需要多長時間才能消失。
火星的表面被這個星球的風不斷移動的沙子所覆蓋。這創造了一個不斷演變的沙漠景觀與多樣化的沙丘。火星上到處都是鬆散的沙丘，高度從幾米到比地球上一些最高的摩天大樓還要高。美國國家航空和宇宙航行局火星勘測軌道飛行器上的高解析度成像科學設備（HiRISE）儀器拍攝的圖像，使科學家能夠以前所未有的詳細程度研究火星的沙丘。從軌道上獲取的增強色圖像揭示了它們的形狀、組成和隨時間推移的運動特徵，為了解火星的動態大氣和當前氣候提供了線索。
火星全球沙塵暴似乎沒有顯著改變火星沙丘的形狀
對於跟蹤沙丘在地表移動距離的科學家來說，火星全球沙塵暴為他們調查這顆紅色星球上的風向提供了關鍵的證據。科學家曾經認為，只有全球沙塵暴期間的強風才能移動火星上大面積的沙丘，因為火星的超薄大氣層讓每小時160公里每小時的風感覺像是微風。然而，幾十年來，來自軌道飛行器和登陸器的圖像顯示，火星上的沙子一直在移動，這意味著它不需要強烈的陣風就能移動。這對研究人員來說是個驚喜。
現在科學家們終於可以通過NASA的“好奇號”探測器從地面觀測到一場火星全球沙塵暴，他們注意到了火星風的另一個令人驚訝的特徵：強風似乎並不比正常情況下移動更多的沙子。來自約翰霍普金斯大學(Johns Hopkins University)的瑪麗亞·貝克(MariahBaker)，她幫助跟蹤火星沙紋的變化。她認為這增加了火星上風是如何活動的整個謎團。
對整個火星正在進行的分析將揭示“好奇”號所在的蓋爾隕石坑是否獨一無二。此外，科學家指出，蓋爾隕石坑內的風可能表現不同。
如果在風暴期間火星上的沙丘沒有移動太多，那可能有一個很好的理由：在大氣中旋轉塵埃的風可能和表面上的風不是一回事。
一些科學家認為，當灰塵在火星全球風暴中被帶到大氣中，阻止陽光到達地面時，它會關閉靠近地面的風力產生過程，而在正常情況下，這種過程是由空氣和地面之間的溫度波動引起的。
不管是什麼原因，瞭解今天沙丘的行為有助於我們揭示火星的古老氣候。
我們可以看看地面上的風狀砂岩，看看現在正在移動的沙丘，這說明了幾十億年前這些沙丘在移動時的狀況，現在又被固定在岩石記錄中時，這裡的情況又是怎樣的呢？
2017年，美國宇航局“好奇號”火星探測器上的導航攝像頭觀測到了幾股旋風，這些旋風攜帶著火星塵埃橫穿蓋爾隕石坑。沙塵暴是由於陽光使地面變暖，促使空氣對流上升而產生的。
塵旋風是一種旋轉的空氣和塵埃，在火星上很常見。當表面的熱空氣上升時，它們就形成了，形成了一股形成旋風的氣流。這些旋風在清理太陽能航天器面板上的灰塵時很有用。因此，瞭解它們發生的頻率是很重要的。
古澤維奇說，瞭解火星全球風暴對塵旋風的影響對於計劃如何在未來的火星任務中為設備提供動力非常重要。