火星表面溝壑形成原因_天文地理知識(shí)科普
火星跟地球一樣都是圍繞這太陽(yáng)轉(zhuǎn)的，那你知道火星的表面有溝壑嗎?那你知道那些溝壑是怎么形成的嗎?
火星表面溝壑
在美國(guó)宇航局的火星勘測(cè)軌道器(MRO)拍攝的圖像中，火星表面呈現(xiàn)出一種粉色、紫色、藍(lán)色和綠色的色彩組合。這些不同的顏色所代表的是該地區(qū)不同的地表化學(xué)物質(zhì)成分，可以看到這些地區(qū)也存在很多脈絡(luò)一般分布的溝壑。
主流科學(xué)界認(rèn)為火星地表的這些溝壑成因與地球上的同類(lèi)溝壑成因是一致的，一般都與液態(tài)水的沖刷過(guò)程有關(guān)。然而根據(jù)美國(guó)宇航局日前發(fā)表的聲明，這項(xiàng)新的成分地圖獲得的證據(jù)卻顯示，在這一擁有超過(guò)100條溝壑的地區(qū)，并不存在明顯的“與液態(tài)水或其副產(chǎn)品”相關(guān)聯(lián)的線索或證據(jù)。
在涉及火星地表溝壑的成因方面，科學(xué)家們有幾種可能的理論?；谶@些理論，科學(xué)家們將能夠了解與較近地質(zhì)歷史時(shí)期內(nèi)火星地質(zhì)歷史相關(guān)的一些信息。首先，這些溝壑在火星表面屬于常見(jiàn)而廣泛分布的類(lèi)型，大部分分布在火星南北緯30~50度之間的緯度范圍內(nèi)，并且常常出現(xiàn)在面朝兩極的斜坡上。
在美國(guó)宇航局此次公布的這份聲明中，這項(xiàng)研究的第一作者，美國(guó)約翰·霍普金斯大學(xué)應(yīng)用物理實(shí)驗(yàn)室(APL)的喬治·努涅茲(Jorge Nú?ez)指出，先前由MRO探測(cè)器搭載的強(qiáng)大的高清相機(jī)“高分辨率成像科學(xué)實(shí)驗(yàn)”(HiRISE)拍攝的圖像上已經(jīng)證實(shí)這些溝壑地貌存在的季節(jié)性變化。
地物所表現(xiàn)出的季節(jié)性變化，不管其具體成因究竟是什么，我們至少可以判斷它與溫度的高低變化之間存在著某種關(guān)聯(lián)性——比如水的融化和凝固。一個(gè)典型案例就是此前在火星上發(fā)現(xiàn)的“季節(jié)性斜坡紋線”(RSL)，很有可能就與火星淺地表下的高鹽度液態(tài)水體的季節(jié)性融化有關(guān)。
在此之前，大部分研究人員認(rèn)為火星上的溝壑成因與這些“季節(jié)性斜坡紋線”的成因是一致 的，然而努涅茲卻對(duì)此持有不同看法。他指出，“高分辨率成像科學(xué)實(shí)驗(yàn)”相機(jī)拍攝到的一些溝壑地貌呈現(xiàn)出的季節(jié)性變化，其背后主要起作用的機(jī)制其實(shí)是二氧化 碳霜凍的凝結(jié)和升華。事實(shí)上，對(duì)于火星上溝壑成因可能與液態(tài)水活動(dòng)并無(wú)關(guān)聯(lián)的證據(jù)在近年來(lái)正越來(lái)越多地被研究人員提出來(lái)，比如在2014年的一篇論文，以及另一篇更早的，發(fā)表于2010年的一篇論文。
為了弄清真相，科學(xué)家們必須對(duì)這些溝壑內(nèi)沉積的礦物成分進(jìn)行識(shí)別和分析。
努涅茲表示：“在地球和火星上，我們知道都有層狀硅酸鹽的存在，或者你也可以通俗地稱之為粘土，除此之外還有其他一些被認(rèn)為與液態(tài)水有關(guān)聯(lián)的含水礦物?！?/p>
由于不同的化學(xué)元素對(duì)光子的吸收效應(yīng)存在差異，因此有可能通過(guò)一種被稱為“光譜儀”的設(shè)備對(duì)地面上的化學(xué)成分進(jìn)行遠(yuǎn)程識(shí)別。于是，研究人員將注意力轉(zhuǎn)向火星勘測(cè)軌道器(MRO)上搭載的另外一臺(tái)科學(xué)載荷——“緊湊型勘測(cè)成像光譜儀”(CRISM)。與HiRISE主要獲取可見(jiàn)光波段圖像不同，CRISM能夠獲得火星地面的光譜數(shù)據(jù)，從而反演火星地表元素成分分布，進(jìn)而了解火星地表溝壑內(nèi)部及其附近地區(qū)的礦物組成情況。
努涅茲說(shuō)：“在我們的研究中發(fā)現(xiàn)，在大部分的溝壑內(nèi)部都沒(méi)有觀察到粘土或者其他含水礦物 的存在?！彼赋?，在少量的確被觀察到存在粘土的區(qū)域，那里的粘土礦物也基本都存在于那些非常古老的，由于溝壑的出現(xiàn)而裸露在外的地層之中，而非存在于可 能和流水有關(guān)的溝壑底部。他說(shuō)：“這些溝壑是在火星地表上被‘切割’出來(lái)的，這種切割將數(shù)十億年前存在于火星地表上粘土礦物暴露了出來(lái)。當(dāng)時(shí)，火星上曾經(jīng) 有更為穩(wěn)定的液態(tài)水存在?！?/p>
拓展
1962年11月 火星1號(hào)探測(cè)器 前蘇聯(lián) 在飛離地球1億公里時(shí)與地面失去聯(lián)系，從此下落不明，它被看作是火星探測(cè)的開(kāi)端。
1965年7月 水手4號(hào) 美國(guó) 飛近火星，從距火星1萬(wàn)公里處拍攝21幅照片，發(fā)現(xiàn)火星上存在大量環(huán)形山，大氣密度只有地球的1%。
1965年 探測(cè)器2號(hào) 前蘇聯(lián) 與地球失去聯(lián)系，其探測(cè)情況沒(méi)有公布
1969年 “水手5號(hào)”和“水手6號(hào)” 美國(guó) 再次掠過(guò)火星。它們拍攝的200多幅照片表明，火星表面溫度比預(yù)想的更低，大氣中二氧化碳含量高達(dá)95%，水蒸氣幾乎難以尋覓。美國(guó)“水手7號(hào)”也發(fā)回126張照片。
1971年 “火星2號(hào)” 前蘇聯(lián) 投下的探測(cè)儀器摔毀在火星表面，“火星3號(hào)”由于趕上火星沙暴，著陸艙僅工作了22秒鐘便與地球失去聯(lián)系。
1972年 “水手9號(hào) ”探測(cè)器 美國(guó) 沿火星外層空間軌道飛行，發(fā)回7329張照片。
1974年 “火星5號(hào)” 前蘇聯(lián) 環(huán)繞火星軌道飛行數(shù)天，“火星6號(hào)”和“火星7號(hào)”探測(cè)器在火星著陸。
1975年 “海盜1號(hào)”“海盜2號(hào)”探測(cè)器 美國(guó) 它們的著陸器分別在1976年7月和8月在火星成功著陸。
1989年 “福波斯1號(hào)”和“福波斯2號(hào) ” 前蘇聯(lián) 在前往火星途中失蹤。
1992年9月 “火星觀察者”號(hào)探測(cè)器 美國(guó) 發(fā)射升空，在1993年8月進(jìn)入火星大氣層前與地面失去聯(lián)系。
1996年 “火星—96”航天器 俄羅斯 發(fā)射失敗。
1996年11月 “火星環(huán)球觀測(cè)者”探測(cè)器 美國(guó) 發(fā)射升空，并于1997年進(jìn)入環(huán)火星軌道。
1996年12月 “火星探路者”號(hào)探測(cè)器 美國(guó) 攜帶“旅居者”號(hào)火星車(chē)，發(fā)射升空，1997年7月4日在火星阿瑞斯平原著陸。
1998年7月 “希望”號(hào)火星探測(cè)器 日本 預(yù)定于1999年10月抵達(dá)火星，但上天后厄運(yùn)不斷，2003年12月日本航天機(jī)構(gòu)宣布這次火星探測(cè)使命終告失敗。
1998年12月 “火星氣候探測(cè)者” 美國(guó) 發(fā)射升空，但1999年9月在進(jìn)入火星大氣層時(shí)被燒毀。 1999年1月，美國(guó)發(fā)射“火星極地著陸者”探測(cè)器，它在預(yù)定著陸時(shí)間過(guò)后下落不明。
2001年4月 “奧德賽”火星探測(cè)器 美國(guó) 2002年，“奧德賽”探測(cè)器發(fā)現(xiàn)火星表面和近地表層中可能有豐富的冰凍水，但這一問(wèn)題仍存在爭(zhēng)議。
2003年6月2日 火星快車(chē)”探測(cè)器 歐洲航天局 攜帶“獵兔犬2”號(hào)的發(fā)射升空。
2003年6月10日 “火星探測(cè)流浪者”號(hào)探測(cè)器 美國(guó) 攜帶“勇氣”號(hào)火星車(chē)的發(fā)射升空。
2003年7月7日 “機(jī)遇”號(hào)火星車(chē) 美國(guó) “勇氣”號(hào)的孿生兄弟“機(jī)遇”號(hào)火星車(chē)發(fā)射升空。
2003年12月19日 “獵兔犬2”號(hào)登陸器 歐洲航天局 “火星快車(chē)”探測(cè)器攜帶的“獵兔犬2”號(hào)登陸器成功脫離了“火星快車(chē)”，并準(zhǔn)備在火星表面著陸。但在規(guī)定的著陸時(shí)間格林尼治時(shí)間25日2點(diǎn)54分(北京時(shí)間10點(diǎn)54分)過(guò)后，地面控制人員至今一直未能與“獵兔犬2”號(hào)取得聯(lián)系。歐洲專(zhuān)家估計(jì)，“獵兔犬2”號(hào)可能掉進(jìn)了火星表面的坑道。
2003年12月25日 “火星快車(chē)”探測(cè)器 啟動(dòng)了發(fā)動(dòng)機(jī)，脫離了可能與火星相撞的危險(xiǎn)軌道，開(kāi)始在環(huán)火星軌道上正常運(yùn)行。
2004年1月3日 “勇氣”號(hào)火星車(chē) 美國(guó) 于太平洋時(shí)間3日20時(shí)35分(北京時(shí)間4日12時(shí)35分)左右，在火星表面成功著陸，并于20時(shí)52分向地球發(fā)回第一個(gè)信息。美國(guó)宇航局宣布這一登陸計(jì)劃取得成功。在“勇氣”號(hào)成功著陸幾個(gè)小時(shí)后，該探測(cè)器從著陸區(qū)附近傳回10多張高清晰度圖片，為探測(cè)工作取得了良好開(kāi)端。
2004年1月14日 美國(guó) 總統(tǒng)布什在華盛頓提出，爭(zhēng)取最早在2015年讓美國(guó)宇航員重返月球的目標(biāo)，并建議將月球作為未來(lái)載人火星探索的“跳板”。
2004年1月15日 “勇氣”號(hào)火星車(chē) 美國(guó) 成功駛下逗留了12天的登陸艙，首次開(kāi)上火星表面，并在火星上行駛了約1米，拍攝了多張照片，準(zhǔn)備開(kāi)始漫游。
2004年1月22日 “勇氣”號(hào)火星車(chē) 美國(guó) 美國(guó)宇航局的科學(xué)家說(shuō)，已連續(xù)30小時(shí)與地面失去聯(lián)絡(luò)。對(duì)于這一非常嚴(yán)重的異常情況，科學(xué)家們正在晝夜不停地尋找對(duì)策。
2004年1月23日 “勇氣”號(hào)火星車(chē) 美國(guó) 美國(guó)宇航局重新與出現(xiàn)故障的“勇氣”號(hào)火星車(chē)建立了聯(lián)系，收到了“勇氣”號(hào)傳回的兩組數(shù)據(jù)。
2004年1月23日 “火星快車(chē)”探測(cè)器 歐洲航天局 宣布，發(fā)現(xiàn)火星南極存在冰凍水，這些冰凍水部分裸露在火星表面，沒(méi)有被由二氧化碳凝固形成的干冰全部覆蓋。這是人類(lèi)首次直接在火星表面發(fā)現(xiàn)水。
2004年1月24日 “機(jī)遇”號(hào)火星車(chē) 美國(guó) 成功降落在預(yù)定著陸地點(diǎn)——火星“梅里迪亞尼平原”。
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