地外生命庇護所？火星古冰蓋塑造出上千山谷，與地球形貌如出一轍

2020-09-03 環球科學大觀

科學前沿觀天下 篤學明理洞寰宇

火星是太陽系由內而外的第四顆行星，是僅次於地球的第二大宜居星球，人類對火星的探索也從未停止。到目前為止，全球累計進行的39次火星探測任務只有16次成功，其中包括NASA好奇號在內的火星車向地球傳回了大量珍貴的火星影像。

通過火星照片與地球照片的對比研究，加拿大不列顛哥倫比亞大學（UBC）的研究人員在《自然·地球科學》上發表了一項新的研究，認為火星表面曾經覆蓋著巨大的冰蓋，冰蓋下融化的水流改變了紅色星球的地表景觀，因此塑造出數千個巨大的山谷，這與地球山谷的形成方式如出一轍。更關鍵的是，這種現象反映出了火星的冰河時期特徵，充沛的水分、微弱的輻射都是生命存在的前提條件。

從火星照片可以看到，火星上有數千個山谷地形，擁有太陽系中最高的山峰——奧林匹斯山（亦稱作奧林帕斯山，高於火星基準面21171米），比珠穆朗瑪峰高2倍左右。自從火星峽谷地貌首次被發現以來，人們一直認為火星曾經有「溫暖而潮溼」的環境，曾經被大範圍的河流所覆蓋，河流的流動和侵蝕塑造了這些巨型山峰與峽谷。

從衛星上看地球，也可以看到很多山谷，有些是由冰川形成的，有些是由河流形成的，每種類型都有其獨特的特點。仔細觀察火星照片可以發現，火星上的山谷與地球上的山谷非常相似，成百上千的山谷看起來形態變化萬千，這表明火星表面也有許多自然過程起著雕刻的效果。

研究人員從加拿大北極地區德文島上的海峽形貌獲得研究靈感。德文島是地球上與火星最相似的地方之一，是寒冷、乾燥的極地荒漠地帶。研究人員意識到德文島上的山谷與許多火星山谷很相似，便進行了一項比較研究，通過對10000多個火星山谷與加拿大北極群島冰川下形成的河道進行對比，結果表明火星表面存在「廣泛的冰下侵蝕過程」，古冰川下面的融水排水通道正是今天山谷的原型。

上圖的上半部分是火星的Maumee山谷，下半部分是德文島上的河道，二者形狀幾乎相同，完美重疊，揭示了二者具有相同的形成機制。這些渠道和山谷網絡可以在冰原下形成，是排水系統的一部分，當冰蓋底部積水時，這些排水系統自然形成。UBC地球、海洋和大氣科學系教授Mark Jellinek認為，這是火星古代冰蓋下的通道化融水排水導致的廣泛冰下侵蝕的第一個證據。

研究表明，只有一小部分的山谷紋理與典型的地表水蝕相匹配，可能是由河流或海洋造成的。通過氣候模型預測，研究人員發現紅色星球在山谷形成期間的溫度比預期溫度低得多。火星冰河時代的環境可以為生命提供更好的生存條件，厚厚的冰層為下層水提供更多的保護和穩定性，提高了古生命生存的機會，在沒有磁場的情況下，冰川阻擋了太陽輻射，為火星提供了庇護。

編輯/朱張航宇

參考文獻：Valley formation on early Mars by subglacial and fluvial erosion, Nature Geoscience, 2020.

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