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隐藏在火星表面之下的巨大冰层

2018-01-17 21:00 来源:ag游戏平台官网编辑整理
隐藏在火星表面之下的巨大冰层

火星曾经是一个温暖而湿润的地方,火星的大部分表面都覆盖着液态水。但是,在4.2至37亿年前,火星失去了大气层,大部分地表水也都消失了。今天,火星上的水仍然主要以冰的形式隐藏于地表之下,而这些冰基本上都位于极地地区。

最近几年来,科学家们已经了解到,火星的赤道地区也存在的冰沉积,尽管目前还不克不及精确地预测它们的深度。但根据美国地质查询拜访局(U.S. Geological Survey)的一项新研究,火星表面的侵蚀显示了大量的水冰层。这些沉积物除可以作为一个课题来研究以外,而且它还可以在火星定居点建成时作为火星可能的水源支持。

这项名为“火星中纬度地区的地下冰层”的研究最近发表在《科学》杂志上。这项研究由美国地质查询拜访局的研究员科林·m·邓达斯带领,包括来自亚利桑那大学、约翰霍普金斯大学、佐治亚理工学院、行星科学研究所和位于奥斯丁的德克萨斯大学地球物理研究所的月球和行星实验室的成员。

隐藏在火星表面之下的巨大冰层

在美国宇航局火星勘测轨道遨游飞翔器上的HiRISE相机上,一段地下冰的横断面露出了明亮的蓝色

Credits: NASA/JPL-Caltech/UA/USGS

为了他们的研究,研究小组查阅了在火星侦察轨道器(MRO)上的高分辨率成像科学设备(HiRISE)获得的数据。这一数据揭示了火星中纬度地区的8个地点,那里由于侵蚀而形成的陡峭斜坡暴露了大量的地下冰层,这些沉积物的深度可达100米(328英尺)以上。

裂缝和陡峭角度表明,冰是紧密结合的。正如邓达斯在最近的NASA新闻声明中解释的:

"火星表面大约三分之一处有浅层冰,这记录了火星最近的历史。我们在这里看到的是冰的横截面,它给我们提供了比以往更详细的三维视图。”

这些冰沉积在横截面上是相对纯的水冰,极可能在很久以前就沉积在雪中。从那以后,它们被一层冰封的岩石和尘埃覆盖,厚度在1~2米之间。他们所观测的8个地点分布于火星的北半球和南半球,在55~58纬度间,占据了其表面的主要部分。

可以毫不夸张地说,这是一个巨大发现,并为火星科学研究提供了重大机遇。除影响现代地貌之外,这种冰还保存着火星的气候史。就像好奇号经由过程检查盖尔陨石坑的沉积层来探测火星的过去一样,未来的任务可能会钻探冰下,以获得其他的地质记录进行比较。

隐藏在火星表面之下的巨大冰层

北部的陡坡(向图片的顶部)暴露了一层厚厚的地下冰

Credits: NASA/JPL-Caltech/UA/USGS

这些冰沉积物以前是由火星奥德赛探测器(使用光谱仪)、MRO的地面穿透雷达和ESA的火星快速轨道探测器共同发现的。2008年,美国宇航局还将“凤凰号”探测器送往火星,以确认火星奥德赛探测器的发现,该探测器发现并分析了位于北纬68°的地下冰层。

然而,在MRO数据中检测到的8个裂缝首次直接暴露了地下冰。亚利桑那大学月球与行星实验室的谢恩·拜恩和该研究的合著者指出:

“今天的发现报告惊喜地为我们打开了一扇窗,我们可以从此看到这些厚厚的地下冰层。这就像一个地下的蚁穴,你可以透过玻璃,看到地面上通常看不到的、藏在地下的东西。”

这些研究也有助于解开火星气候随时间变化的谜团。今天,地球和火星都有相似的自转轴,火星的自转轴倾角为25.19°,而地轴倾角为23.439°。然而,这在漫长的过程当中已经发生了很大的变化,科学家们一直在想,这样的增加和减少如何导致了季节性的变化。

隐藏在火星表面之下的巨大冰层

艺术模拟图:火星表面可能存在的冰川

Credit: NASA/Caltech/JPL/UTA/UA/MSSS/ESA/DLR Eric M. De Jong, Ali Safaeinili, Jason Craig, Mike Stetson, Koji Kuramura, John W. Holt

基本上,在火星的自转轴倾斜度更大的时期,气候条件可能有利于在中纬度地区形成冰。根据条纹和颜色的变化,邓达斯和他的同事们认为8个观测到的区域的岩层形成的比例不同,并在不同的气候条件下产生不同数量的尘埃。

美国宇航局喷气推进实验室的MRO副项目科学家莱斯利·坦帕瑞说:

“如果你能在裂缝中取样,你就可以得到火星的详细气候史。随着时间的推移,火星上的水发生了什么,这是关于火星上的水发生的整个故事的一部分:它去了哪里?冰是什么时候累积的?它什么时候会消退?”

在火星的中纬度地区的多个地点出现了大量的冰,对那些想要在火星上建造永久基地的人来说也是个天大的好消息。在地表以下几米处有大量冰存在,并且由于侵蚀而周期性地暴露出来,很容易就可以找到。它也意味着不需要为了获得水源而选择在极地地区建造基地。

这一研究之所以成为可能,是因为火星轨道上的多个探测器的协调使用。它还得益于这些任务在火星上进行了很长一段时间的研究。MRO已经观测了火星11年,而火星奥德赛号探测器已经观测了16年。他们在这段时间里所展示的统统,将为未来的任务提供了各种可能。

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作者:Matt Williams

翻译:临安

编排:临安

校对:小弥弥子、elah

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