“好奇号”在火星盖尔陨石坑发现古代大洪水痕迹

2020/11/27 9:50:12 来源:新浪科技 作者:任天 责编:懒猫

▲ 几十亿年前,火星上的盖尔陨石坑曾经有一个湖泊或一系列湖泊,有溪流注入。现在,来自 “好奇号”火星车的新证据表明,大洪水也曾经冲刷过这个地区。这是由 Kevin Gill 用电脑生成的火星复原图

北京时间 11 月 27 日消息,从以往的研究中,我们已经知道火星的盖尔陨石坑在几十亿年前曾经拥有一个或一系列湖泊。近日,美国国家航空航天局(NASA)的 “好奇号”火星探测车发现了远古大洪水冲刷过该地区的证据

自 2012 年以来,NASA 的 “好奇号”火星车就一直在探索盖尔陨石坑,并且已经证实有一个湖泊——或者说是一系列湖泊和流动的溪流——在几十亿年前存在于那里。更多的证据表明,火星曾经比现在更湿润,更适宜生命存在。

▲ 在盖尔陨石坑的夏普山丘陵。图片中的颜色经过增强,变得更像地球,使科学家更容易看到山上的各种分层。“好奇号”在该陨石坑的沉积层中发现了巨大的波浪状特征,表明大洪水曾经冲刷过这里

盖尔陨石坑以澳洲天文学家沃特 · 弗雷德里克 · 盖尔的名字命名,其直径为 154 公里,已经存在了约 35 至 38 亿年之久。2020 年 11 月 18 日,科学家们宣布了一项基于 “好奇号”数据分析的新研究,让我们再次看到了盖尔陨石坑的过去。那里发生过巨大的洪水,可能是由陨石撞击造成的。洪水以难以置信的力量冲刷过陨石坑,留下今天仍然可见的涟漪痕迹。

美国康奈尔大学、杰克逊州立大学、NASA 喷气推进实验室和夏威夷大学的研究人员于 2020 年 11 月 5 日在《科学报告》(Scientific Reports)上发表了这项经同行评议的新发现。他们认为,陨石撞击产生的热量可能是造成大洪水的原因,因为这导致了火星表面的冰融化。这一发现有些令人惊喜的成分,因为是 “好奇号”首先发现了相关的地质结构,而轨道探测器此前并未识别出这些结构。正如作者之一的阿尔贝托(Alberto G。Fairén)所说:“我们首次利用好奇号探测器观测到的详细沉积学数据确定了大型洪水。在以前的轨道飞行器数据中,并没有识别出这些洪水留下的沉积物。”

▲ 大约 40 亿年前流经盖尔陨石坑的波浪和反沙丘(巨波痕)流向的示意图

“好奇号”在盖尔陨石坑的沉积层中发现了巨大的波浪状特征。这些特征被称为 “巨波痕”(megaripple)或 “反沙丘”(antidune),高约 9 米,间隔约 140 米。它们的外观与地球上大约 200 万年前融化的冰所形成的特征惊人地相似,表明在大约 40 亿年前,盖尔陨石坑底部发生过大洪水。

根据科学家们的说法,巨大的撞击很可能是造成大洪水的原因。撞击不仅融化了冰,还释放出被冻结在火星表面下的二氧化碳和甲烷。水蒸气和这两种气体的结合,在很短时间内创造了温暖、潮湿的环境。由此产生的凝结物在大气中形成了类似于地球上的水蒸气云。这些云层使火星上大部分地区都出现了倾盆大雨。

在盖尔陨石坑,雨水和其他水流一起从夏普山(Mount Sharp)倾泻下来。夏普山是位于陨石坑中央的一座大山,许多侵蚀进山丘的河道成为科学家研究火星地层的绝佳场所,目前好奇号正在探索它的底部。所有这些水产生了巨大的山洪,形成了我们今天仍然可以看到的波纹,包括在 “丘陵平原单元”(Hummocky Plains Unit)中形成的砾石山脊,以及在 “条纹单元”(Striated Unit)中形成的脊槽带。

▲ 比较火星盖尔陨石坑(左)和地球上的类似例子(右),越来越多的证据表明,大洪水曾经在几十亿年前冲刷过陨石坑

洪水事件留下的地质线索揭示了盖尔陨石坑的历史环境与我们现在看到的有很大不同。很难想象盖尔环形山会发生如此大规模的洪水,但地质证据表明它们确实发生过。此前来自 “好奇号”的证据也证实了陨石坑中曾经长期存在过湖泊和流入其中的河流。

阿尔贝托表示,从地质学的角度来看,早期火星是一颗非常活跃的行星。这颗行星具备了支持液态水存在的条件,而在地球上,哪里有水,哪里就有生命。既然早期火星适宜生命存在,那真的会有生命吗?这个问题还需要等待下一台火星漫游车 “毅力号”的解答。该火星车已经于 2020 年 7 月 30 日发射,预计将于 2021 年 2 月 18 日登陆火星。它的外观和 “好奇号”大致相同,还携带了一台无人机,作为探索研究的辅助。

▲ 1997 年在 “探路者”号着陆地附近的阿瑞斯谷部分景观。从远处就可以看到两座山峰,许多较大的岩石都向同一个方向倾斜,这是过去发生过大规模洪水的证据

轨道探测器在火星的其他地方也曾发现洪水的迹象。NASA 的火星探路者号(Pathfinder)于 1997 年在阿瑞斯谷(Ares Vallis)着陆,也发现较小的圆形鹅卵石和较大的岩石向同一个方向倾斜并堆积起来,这些都是遥远的过去发生过大规模洪水的证据。“好奇号”的地面现场测量数据使这一切又变得更加复杂。“好奇号”甚至还研究了几十亿年前流入盖尔陨石坑的溪流所沉积下来的古河床砾石。

曾经出现过大洪水、湖泊和溪流的盖尔陨石坑,是一个与今天截然不同的地方。那里肯定适合生命存在,至少对微生物来说是这样。我们仍然不知道是否真的有生物在那里生活过,“好奇号”探测车也不具备揭晓这一问题答案的能力。但随着 “好奇号”探索得越多,火星生命存在的可能性似乎就越大,一切都有待时间来解答。

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关键词:火星好奇号

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