科學:新的分析表明,火星上形成土丘的是風,而不是水

2021-01-20 愛吃榴槤的小欣

導語:研究人員認為,這個被稱為夏普山的土堆很可能是強風把塵土和沙子吹進土堆所在的火山口時形成的。

一項對火星土丘特徵的分析表明,科學家懷疑火星土丘大約3.5英裡高,保留了一個巨大湖泊的證據,這可能是由於火星以塵埃為主的大氣形成的。如果這項研究是正確的,那麼它可能會衝淡人們的預期,即這個土堆中存在大量水的證據,這對於理解火星過去的宜居性將具有重要意義。新澤西州普林斯頓大學和加利福尼亞州帕薩迪納市加州理工學院的研究人員認為,這個被稱為夏普山的土堆很可能是在強風把塵土和沙子吹到96英裡寬的火山口時形成的。

他們報告說,當火星表面在白天變暖時,空氣可能會從巨大的蓋爾環形山上升,然後在晚上掃下陡峭的巖壁。雖然沿著蓋爾環形山的牆壁颳得很厲害,但這些「斜坡風」在環形山的中心逐漸減弱,空氣中的細塵在這裡沉降並積聚,最終形成了夏普山,其大小接近阿拉斯加的麥金利山。這一動態理論反駁了一個流行的理論,即夏普山是由湖床上的淤泥層形成的,這可能意味著這個土丘中包含的關於過去類似地球的火星氣候的證據比大多數科學家目前預期的要少。

蓋爾隕石坑曾經包含一個湖泊的證據部分決定了美國宇航局火星探測器「好奇號」的著陸地點。8月,好奇號在夏普山附近著陸,目的是發現適宜居住環境的證據。好奇號發現了泥土、水分子和有機化合物的蹤跡。確定這些元素的起源以及它們與夏普山的關係將是未來幾個月好奇的焦點。每一天,每一個夜晚,都有強風在陡峭的地形斜坡上吹來吹去。像這樣的土堆在蓋爾這樣的隕石坑裡形成是很自然的。與我們的預期相反,夏普山實際上可能形成了一堆從未填滿火山口的獨立沉積物。

劉易斯說,即使夏普山是由風形成的,它和類似的土堆也可能會溢出火星寶貴的地質歷史,可以幫助解開火星的氣候歷史,並指導未來的任務。這些沉積巖丘仍然可以記錄數百萬年的火星氣候歷史。這就是我們了解地球歷史的方式,通過找到我們能找到的最完整的沉積記錄,一層一層地研究。不管怎樣,我們將會得到一本令人難以置信的歷史書,記載了所有的事件,當沉澱物沉積下來的時候。我認為夏普山仍然會提供一個令人難以置信的故事來閱讀。它可能不是一個湖。

研究人員模型的特殊性,使其成為解釋夏普火山起源的有價值的嘗試。薩姆納說,雖然這項工作還不足以重新思考火星上的水分布,但它確實為蓋爾隕石坑提出了一種獨特的風動力,然後對其建立了足夠詳細的模型,以便在火星上分析更多樣本時驗證這一假設。研究人員在火星偵察軌道器衛星上使用了高解析度成像科學實驗相機拍攝的蓋爾隕石坑衛星圖像。軟體工具提取了夏普山的地形細節和周的地形。研究人員發現,這些土堆的不同層次並不像湖泊沉積的沉積物那樣形成或多或少的扁平堆積物。

相反,這些層從土丘中心向外呈扇形展開,呈不同尋常的放射狀分布。加州理工學院的埃德溫·凱特開發了一個計算機模型,測試風環流模式會如何影響大風之類的火山口內被風吹動的沉積物的沉積和侵蝕。研究人員發現,儘管地面從一開始就是光禿禿的,但不斷吹出並重新進入蓋爾環形山的斜坡風會限制沉積物在環形山邊緣附近的沉積,同時在環形山中心形成一個土丘。劉易斯說,研究人員的研究結果為近期關於夏普山的水起源問題提供了證據。

衛星觀測以前曾在夏普山下部發現了與水有關的礦物特徵。劉易斯說,雖然這表明,較低的部分可能是一系列的湖床,但較高部分的土堆更加模糊。首先,土丘的上層有幾個地方比火山口的巖壁還高。此外,蓋爾隕石坑位於火星北部低地的邊緣。如果它裝滿了水,接近夏普山的高度,那麼整個北半球就會被淹沒。「好奇號」火星探測器的主要任務是兩年時間,但可能會延長。「好奇號」進行的土壤分析將有助於確定夏普山的性質和火星的總體氣候。

總結:風蝕取決於具體的因素,如單個土壤顆粒的大小,因此從「好奇號」任務中收集到的信息將有助於確定火星的特徵,如風速。在地球上,沉積物需要一定的水分才能凝結成巖石。劉易斯說,了解夏普山的巖層是如何結合在一起的,以及水是如何參與其中的,將是一件有趣的事情。如果我們所描述的機制是正確的,那麼它將會告訴我們很多關於火星的情況以及它是如何運作的,因為夏普山只是在火星上觀察到的一類神秘的沉積土丘之一。

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