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火星表面的数百个陨石坑曾经充满了水,其中包含了下一代火星探测器好奇者号预计登陆点的地貌特征
2020-05-03 23:03

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(文/Lisa Grossman)美国宇航局的高分辨率成像科学实验(HiRISE)发布了一批最新的火星特写照片,向世人展示了沙丘、沟渠、冰盖和陨石坑的容貌。照片拍摄于4月6日至4月30日之间,共225张并于6月1日发布。其中包含了下一代火星探测器好奇者号预计登陆点的地貌特征,这位探索者计划于11月发射升空,科学家将根据图片决定探测器的着陆地点。

今天,火星上的大部分水被锁在冰冻的冰帽中。但数十亿年前,它在地表自由流动,形成湍急的河流,蜿蜒流入陨石坑,形成湖泊和海洋。由德克萨斯大学奥斯汀分校领导的新研究发现,有时候湖泊会吸收如此多的水,以至于它们从盆地两侧溢出并爆裂,造成灾难性的洪水,这些洪水很快就会在很长一段时间内形成峡谷,可能需要几周时间。

着陆点-杰罗罗火山口

HiRISE借助火星勘测轨道飞行器围绕这颗红色的星球运行,目前执行任务已超过5年,总共拍摄了将近19000张生动的照片。它可以清晰聚焦一个远隔289.7千米的沙滩球。

研究结果表明,灾难性的地质过程可能在塑造火星和其他世界没有板块构造的地貌中起主要作用,首席作者蒂姆古德格说,他是UT杰克逊地球科学学院的博士后研究员,他将担任助理教授。在2019年的学校。

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以下是我们精选出的照片。

这些破坏的湖泊相当普遍,其中一些相当大,有些像里海一样大,Goudge说。因此,我们认为这种灾难性溢流洪水和出口峡谷的快速切割在火星早期表面可能非常重要。

火星车探测器

沙丘峡谷

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图片显示洛沃瓦利斯区域中峡谷的黑暗沙丘和沙条纹。峡谷汇集了风力,把沙子扬起再沉积。然而,这不是火星的本来容貌。HiRISE出产的照片通常用假想颜色突出有趣的特征,为人眼无法观测的光指定颜色。红外波长光用红色表示,人眼观测下的红色区域用绿色表示,绿色则用蓝色表示。

该研究于11月16日在地质学杂志上发表。共同作者包括美国宇航局科学家Caleb Fassett和杰克逊学院教授兼研究副院长David Mohrig。

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新的登陆点

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马沃斯谷是下一代火星探测器的计划登陆地点,也就是此图片的中心位置。马沃斯是火星最古老的峡谷之一,其中充满了地球上只能以液态存在的粘土矿物。

此类图片的重要性日趋明显,因为火星团队正集中攻克好奇者号的最佳着陆点。最近,行星科学家们齐聚加利福尼亚州蒙罗维亚商讨四个备选着陆点的优缺点,但经过一周后仍无确切结果。美国宇航局将在6月或7月确定最终方案。

通过研究卫星图像中的岩层,科学家们知道,火星表面的数百个陨石坑曾经充满了水。这些古老的太阳能中有200多个有长达数十至数百公里的峡谷,几公里宽的古代湖泊中的水流雕刻而成。

火星车着落时将使用的降落伞

寻找河流

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这张图片是埃伯斯瓦尔德陨石坑,它是下一代火星探测器着陆点的强力竞争者之一。光谱分析发现64.4千米宽的陨石坑中含有层状硅酸盐粘土,这种矿物在地球上是液态的。一条宽阔、蜿蜒至陨石坑的三角洲表明埃伯斯瓦尔德可能是干涸的三角洲或湖泊沉积矿——这是生命迹象存在的绝佳条件。

然而,在这项研究之前,尚不清楚这些峡谷是否会逐渐被雕刻数百万年或是否会被单次洪水迅速雕刻。

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寻找藤蔓

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这些小峡谷延伸至火星海拉斯盆地——太阳系最大的撞击陨石坑之一。如果在地球上,此盆地可以从纽约绵延至休斯顿,总长大约2253.1千米。这种小峡谷的存在意味着此处曾经是流动的河流。其他观测结果显示海拉斯盆地的土壤和岩石下可能埋藏有大量冰川。

利用美国宇航局的火星侦察轨道卫星拍摄的高分辨率照片,研究人员检查了出口和火山口边缘的地形,发现出水口大小与大洪水期间预计释放的水量之间存在相关性。Goudge说,如果出口随着时间的推移逐渐减少,水量和出水口尺寸之间的关系可能不会成立。

火星车装配车间

赤铁矿

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这张伪色彩图像中的红金色斑点就是赤铁矿,它是一种富含铁的矿物,在地球上需要水的存在才能形成。2004年,机遇号火星探测器降落在一块布满小型赤铁矿的区域,那儿被天文学家们称为“蓝莓”。图中的平原是卡普里科斯马区域的一部分,它与机遇号的着陆地点相似,这表明火星上的富赤铁粒子都聚集在土壤表面,

总的来说,研究人员检查了红色星球上的24个古老的峡谷和它们的出口峡谷。该研究中检测到的一种古老的耐候性物品Jezero Crater是美国宇航局火星2020火星探测器的潜在着陆点,用于寻找前世的迹象。Goudge和Fassett根据之前的研究提出将火山口作为着陆点,发现它在火星过去长时间保持着水。

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陨石坑和岩床

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这张图片展示了位于火星南半球的无名陨石坑,陨石坑周围环绕着波纹和密密麻麻的小陨石坑。这些陨石坑可能是由初次撞击形成的碎片冲击而成,或者是最近又遭受到小陨石的洗礼的结果。陨石坑中央可以看到暴露在火星土壤外的岩床。

虽然从火星陨石坑流出的大量洪水可能听起来像科幻小说中的场景,但当冰川拦截的湖泊突破其冰冷的障碍时,地球上也会发生类似的过程。研究人员发现,相似性不仅仅是肤浅的。只要考虑到重力,洪水就会在地球或火星上形成类似形状的出口。

经过五年的搜索,筛选了火星上60多个候选地点,美国宇航局最终选择Jezero Crater作为其即将到来的火星2020探测器任务的着陆点。在此期间,火星上60多个候选地点的每个可用细节都经过任务团队和行星科学界的审查和辩论。

冰冻指纹

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这张图片显示了火星南极冰盖的一部分。每年春天,冰冻的二氧化碳升华,在冰面上刻出奇怪的图案。

通常,这些图案都是完美的圆形,因为极地各方向的光照量相等。但在此处,冰面排列成线状,行星科学家称之为“指纹地形”。这种地形可能是覆盖着薄霜或松散冰晶的沙丘,它们像沙粒一样反弹形成波纹。HiRISE从2007年就开始观测此类区域、监测地形变动,以寻找出这些奇怪区域的活动方式。

这告诉我们,行星之间不同的东西并不像溢流过程的基本物理和盆地的大小那么重要,Goudge说。你可以通过比较不同的行星来了解更多关于这个过程的知识,而不是只考虑地球上发生的事情或火星上发生的事情。

火星探测任务定于2020年7月启动,作为NASA探索红色星球的下一步。采用不同的火星车,一套不同的科学仪器。它不仅会寻找古老可居住条件的迹象,以及过去的微生物生命。 漫游者也会收集岩石和土壤样本并将它们存放在地表一个储藏盒中。NASA和ESA正在研究未来的任务概念,以检索样本并将其带回地球,因此这个着陆点为未来十年的火星探测奠定了基础。

蜘蛛地图

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消退的二氧化碳冰层也能够形成这张图片中的血管状结构,行星科学家称之为“蜘蛛地形”。科学家认为这种地形由升华的干冰形成,气体冲破地表随风在黑暗的沙丘中散播开来。

虽然火星和地球上的大洪水受相同的力学支配,但它们适合不同的地质范例。在地球上,构造板块缓慢而稳定的运动在数百万年中极大地改变了地球的表面。相比之下,火星上缺乏板块构造意味着灾难性事件

杰罗罗火山口的着陆点提供了地质丰富的地形,地形可以追溯到36亿年前,这可能有可能回答行星演化和天体生物学中的重要问题。Jezero火山口位于伊希迪斯平原的西部边缘,这是一个巨大的撞击盆地,位于火星赤道的北部。西部伊希迪斯呈现了一些最古老和最科学有趣的景观火星必须提供。

条纹

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这些明亮和黑暗交替的土壤带组成了达尔文陨石坑。该陨石坑位于火星南半球,宽度达到117.0千米。科学家们不知道这些彩色条纹是如何形成的,但它们可能是古老湖泊或浅海底的沉积层。

  • 如洪水和小行星撞击 - 迅速产生变化,这些变化可能导致景观近乎永久性的变化。

任务科学家相信,这个28英里宽的陨石坑,曾经是一个古老的河流三角洲的家园,可能从数十亿年前流入陨石坑的水和沉积物中收集并保存了古老的有机分子和其他潜在的微生物生命迹象。

凿沟

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如图展示的沟壑可能是在火星早期环境温暖、湿润时产生的,至今它们仍在变化,HiRISE经常监测此类区域,以寻求新地质活动的证据。

本文经firstrose指正,已将其中的一些翻译问题纠正过来。这里要特别感谢firstrose的提醒。

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科技名博微博

博主介绍: Lisa Grossman 2009年毕业于加州大学Santa Cruz分校,科技交流专业。毕业后,她一直从事科技写作工作,从硕士期间便在Science News等地方做编辑,现在在Wired上开博。她的博客内容涉及面相当广,涵盖各个学科。

地球上的景观在很长一段时间内都没有保留大型湖泊,法塞特说。但是在火星上......这些峡谷已经存在了37亿年,很长一段时间,它让我们深入了解地表水在火星上的深层时间。

Jezero 火山口古老的湖泊三角洲系统,为至少五种不同类型的岩石提供了许多有前途的采样目标,包括具有保存前世特征的高潜力的粘土和碳酸盐岩。此外,从大流域进入三角洲的物质可能含有火山口内外的各种矿物质。

但是Jezero火山口的地质多样性,对负责Mars 2020下降和着陆的工程师面临严重的挑战。附近有巨大的河流三角洲和小火山口的影响,该遗址包含东部的许多巨石和岩石,西部的悬崖,以及在几个地方充满风能床形的沙洼,风沙形成的波纹可能困住月球车。