好奇號揭火星夏普山成因:沉積物堆積侵蝕

2020-12-08 中國青年網

　　這是在好奇號著陸火星後的第712天(2014年8月7日)，使用其右側桅杆相機拍攝的圖像。可以看到夏普山山麓成層性非常良好的沉積巖層出露。這張圖像視野幅寬大約1.5米。

　　夏普山成因示意圖：蓋爾隕坑內大量沉積物堆積並逐漸固結成巖，隨後在風蝕作用下周邊部分被侵蝕，留下中央凸起，形成今天的夏普山。

火星早期蓋爾隕坑內形成的大型湖泊效果圖。

　　新浪科技訊 北京時間12月10日消息，據美國宇航局噴氣推進實驗室(JPL)官方網站報導，美國宇航局的好奇號火星車所做的考察顯示火星蓋爾隕坑內的夏普山(Mount Sharp)是由一個大型湖泊環境中層層沉積層疊加而成，中間可能經過了長達數千萬年的時間。

　　好奇號火星車在蓋爾隕坑取得的這項考察結果顯示，早期火星氣候可以在其地表多處地點維持大型湖泊的長期存在。

　　美國宇航局噴氣推進實驗室(JPL)的好奇號執行項目科學家阿什溫·瓦薩瓦達(Ashwin Vasavada)表示：「如果我們關於夏普山成因的理論得到證實，那麼它將挑戰此前人們所持有的，即認為火星早期那種溫暖潮溼氣候僅是短暫，局地或存在於地下環境的觀點。」他說：「對此一項更加極端的解釋是認為當時火星所擁有的更加濃密的大氣層可能曾經讓其地表環境溫度在全球範圍內均達到了冰點以上，但目前我們還不清楚其大氣層具體是如何做到這一點的。」

　　那麼為何研究人員會對這座位於一個隕坑內遍布沉積巖的山如此感興趣？夏普山高大約3英裡(5000米)，其山麓地區出露有數百層的沉積巖露頭。這些巖層顯示不同的環境相相互交錯疊加——湖泊相，河流相以及風成沉積相，它們都見證了一個遠比此前所知任何案例中都更大，持續存在時間更長的湖泊水位的反覆漲落和蒸發輪迴。

　　加州理工學院的好奇號項目科學家約翰·格洛岑科(John Grotzinger)表示：「我們正在解決夏普山成因的問題上取得進展。在今天是一座高山的位置上，當時曾經是一系列的湖泊。」

　　目前，好奇號正在對夏普山最底部的一些沉積巖層進行考察，這一區域巖層高度大約500英尺(約合150米)，被研究組命名為「莫裡巖層」(Murray formation)。當年的河流將泥沙帶入這裡的湖泊，並在河流注入湖泊的位置上發生沉積並形成三角洲，這與地球上河流注入湖泊或海洋的位置上的三角洲是一樣的情況。這一過程被不斷重複。

　　格洛岑科表示：「這裡的湖泊反覆乾涸然後再出現，這一情況的好處是每一次湖泊的再次出現都是一項實驗，它在告訴你當時的環境變化狀況。」他說：「隨著好奇號逐漸向上攀登夏普山，我們將看到一系列的這種實驗，並逐漸從中找出一種模式，來觀察當時的火星大氣，水和這些沉積物之間是如何發生相互作用的。我們或許將能看到在長期尺度上這裡湖泊水的化學成分發生了何種變化。這便是基於這幾年的考察數據，我們得到的一項理論假設，在未來幾年裡它將構成我們開展理論驗證工作的基本框架。」

　　當這個隕坑被至少數百米厚的沉積物充填，並且這些沉積物逐漸固化成巖之後，隨著時間的推移，風的侵蝕作用導致這些沉積巖最終成為高出周遭的高山，隕坑邊緣到山麓地帶的沉積巖物質都已經在長期的風蝕作用中消失了。

　　在從其2012年著陸區朝著今天考察的工作區域行駛的一路上，好奇號一共走過了超過8公裡的路程。在此過程中它發現了蓋爾隕坑在湖泊時代以來底部形狀發生的改變。

　　來自倫敦帝國學院的好奇號項目組科學家桑傑夫·古譜塔(Sanjeev Gupta)表示：「我們發現這裡的沉積巖層顯示的情況是：一個規模較小而古老的河流三角洲疊加在另一個更加古老的河流三角洲之上，就這樣層層疊加。」他說：「好奇號穿過了一個邊界，從重要受河流控制的區域進入到了主要受湖泊環境控制的區域。」

　　儘管此前多次火星探測項目均已經證明了火星過去曾經擁有潮溼環境，但要想構建古代火星氣候模型，現在還必須要考慮可以產生足夠高的溫度，從而足以讓穩定水體能夠在火星地表長期存在的環境條件。

　　好奇號火星車前往火星，其主要任務是評估火星在古代可能曾經具有的宜居環境，並考察在過去數百萬年期間火星環境所經歷的重大改變。它構成了美國宇航局整體火星考察戰略的一部分，從而為2030年代最終由人類太空人登陸火星做好準備。

　　美國宇航局華盛頓總部的火星探測項目首席科學家麥克·邁耶(Michael Meyer)表示：「通過破解夏普山的成因，我們了解到很多有關火星環境演化方面的信息，這些信息將有助於我們規劃未來旨在搜尋火星生命的探測任務。」(晨風)

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