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远古火星表面覆盖着厚厚的冰原,而不是自由流动的河流

更新时间:2020-08-05 09:08

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图片来历:Anna Grau Galofre

依据近来宣布在《天然地球科学》上的UBC的一项新研讨,火星外表的许多河谷网络是由冰川下消融的水蚀刻而成的,而不是之前以为的自在活动的河流。这一发现无异于给“温暖湿润的远古火星”假说当头泼了一盆冷水。该假说以为,火星上从前存在河流、降雨和海洋。

为了得出这个结论,新研讨的首要作者、前地球、海洋和大气科学部博士生安娜·格劳·加洛夫开发并运用了新技术来研讨火星上的数千个山沟。她和合著者还比较了火星的山沟和加拿大北极群岛的冰下通道,发现了惊人的类似之处。

“在曩昔的40年里,自从火星的山沟初次被发现以来,人们的假定是,火星上从前有河流流过,腐蚀并产生了一切这些山沟。”格劳·加洛夫说,“但火星上有数百个山沟,它们看起来各不相同。假如你从卫星上看地球,你会看到许多山沟:有些是由河流构成的,有些是由冰川构成的,有些是由其它进程构成的,每种类型都有共同的形状。火星也很类似,每个山沟看起来都很不一样,这标明导致它们的构成原因有许多。”

火星上许多山沟与加拿大北极德文岛的冰下通道之间的类似性促进作者进行了比较研讨。“德文岛是地球上与火星最类似的当地之一——它是一个严寒、枯燥的极地沙漠。”作者之一、西方大学地球科学系和地球与空间探究研讨所的教授戈登·奥辛斯基说。

研讨人员一共剖析了火星上1万多个山沟,运用一种新的算法来揣度它们的潜在腐蚀进程。“这些结果是广泛的冰下腐蚀的第一个依据,它是由火星上一个陈旧冰原下的融水途径驱动的、”合著者、UBC地球、海洋和大气科学系的教授Mark Jellinek说,“研讨结果标明,只要一小部分山沟网络契合典型的地表水腐蚀方式,这与传统的观念构成了鲜明对比。坦率地说,使用火星外表的地貌学,以一种有统计学含义的方法,严厉重建火星的特征和演化,是革命性的。”

格劳·加洛夫的理论还有助于解说,38亿年前,在一颗太阳强度较低的行星上,山沟是怎么构成的,且这颗行星比地球离太阳更远。现在在亚利桑那州立大学担任SESE探究博士后的格劳·加洛夫说:“气候模型猜测,在山沟网络构成时期,火星的古代气候要凉快得多。”“咱们企图把一切要素归纳起来,提出一个从未真实考虑过的假定:水道和山沟网络可以在冰原下构成,作为排水体系的一部分,当水在底部积累时,就会在冰原下天然构成。”

这些环境也将为火星上或许存在的远古生命供给更好的生存条件。一层冰将供给更多的维护和安稳的地下水,一起在没有磁场的状况下为太阳辐射供给保护——火星从前有磁场,但在数十亿年前消失了。

格劳·加洛夫的研讨首要会集在火星上,她为这项作业开发的剖析东西可以用来发现更多关于咱们地球前期前史的信息。Jellinek说,他计划用这些新的算法来剖析和探究前期地球前史遗留下来的腐蚀特征。 

“现在咱们可以精确地重建大约100万到500万年前全球冰川作用的前史。” Jellinek说,“安娜的作业将使咱们可以探究冰盖的开展和退化,至少回溯到3500万年前——南极洲的初期,或许更早——远早于咱们最陈旧的冰芯的时代。这些都是十分高雅的剖析东西。”

火星山沟网络是在上世纪70时代的“水手9号”使命中初次发现的。这些一般长达4公里宽的分支通道,一般在南部高地延伸数千公里,这是火星上最陈旧的外表之一。

2015年11月,宣布在《行星与空间科学》的一项研讨提出,横跨火星南部高地的巨大山沟网络或许是由小得令人吃惊的水量所构成的。布朗大学研讨人员说,这些发现与前期火星或许从前严寒和严寒的主意相一致,水偶然在外表活动,以应对短期气候变化。

“这一剖析标明,这些山沟或许是在更短的时间内被较小体积的水腐蚀的。这为咱们了解火星前期气候的真实原因供给了辅导。”

但两年后,这一结论被推翻了。2017年,由北伊利诺斯大学地理学教授Wei Luo领导的一项新研讨核算出了在火星上蚀刻出古代山沟网络所需的水的数量,并得出结论,这颗赤色星球的外表从前有着比曾经以为的更多的水。

Wei Luo的这项研讨支撑了这样一种观念,即火星从前有更温暖的气候和活泼的水文循环,水从远古海洋蒸腾,以降雨的方式回来地表,腐蚀了地球上广泛的山沟网络。

Wei Luo说:“咱们对火星河谷网络的全体容量的最保存估量,以及蚀刻这些河谷所需的累积水量,至少比之前的大多数估量高出10倍。”Wei Luo说,蚀刻山沟所需的水量的新估量至少比假定的海洋的体积大一个数量级,是山沟窟窿体积的4000倍。

“这意味着水在火星上的山沟体系中循环了许屡次,需求一个巨大的敞开水体或海洋来促进这种活跃的循环。” Wei Luo说,“我会幻想前期的火星和咱们在地球上类似——有海洋、湖泊、奔腾的河流和雨水。”

但有关远古火星到底是温暖、湿润仍是严寒、枯燥,这样的观念一向很有争议,跟着不断有新的依据和新研讨的呈现,直到今日仍旧没有结论。

编译/前瞻经济学人APP资讯组

原文来历:

https://phys.org/news/2020-08-early-mars-ice-sheets-rivers.html

http://dx.doi.org/10.1038/s41561-020-0618-x

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