在地球上未觀察到的過程在沙子在火星上的運(yùn)動中起主要作用

幾千年來，風(fēng)已經(jīng)塑造了火星的面貌，但它在堆積沙丘，雕刻巖石懸崖或填充撞擊坑方面的確切作用直到現(xiàn)在才讓科學(xué)家望而卻步。

在關(guān)于沙子如何在火星上移動的最詳細(xì)分析中，由亞利桑那大學(xué)月球和行星實(shí)驗(yàn)室的Matthew Chojnacki領(lǐng)導(dǎo)的一組行星科學(xué)家著手揭示控制火星上沙子運(yùn)動的條件以及它們與沙漠上的沙子運(yùn)動的不同之處。地球。

發(fā)表在最新一期“ 地質(zhì)學(xué) ”雜志上的研究結(jié)果表明，不參與控制地球上沙子運(yùn)動的過程在火星上發(fā)揮著重要作用，尤其是景觀上的大尺度特征和地貌表面溫度的差異。

“由于在火星的不同區(qū)域發(fā)現(xiàn)了大型沙丘，這些沙丘是尋找變化的好地方，”UA的副研究員兼該論文的第一作者Chojnacki說道，“邊界條件控制著高沙 - 火星的通量區(qū)域。“ “如果你沒有沙子移動，這意味著表面只是坐在那里，受到紫外線和伽馬輻射的轟擊，這會破壞復(fù)雜的分子和任何古老的火星生物印記。”

與地球大氣層相比，火星大氣層非常薄，其表面平均壓力僅為地球上海平面氣壓的0.6%。因此，火星表面的沉積物移動速度比地球上的沉積物慢。

在這項(xiàng)研究中觀察到的火星沙丘高度為6至400英尺，并且發(fā)現(xiàn)它們以相當(dāng)均勻的平均速度蠕動，每個地球年兩英尺。相比之下，地球上一些較快的陸地沙丘，例如北非的沙丘，每年以100英尺的速度遷移。

“在火星上，根本沒有足夠的風(fēng)能在表面上移動大量的材料，”Chojnacki說。“在火星上可能需要兩年的時間才能看到你在地球上一個賽季中常見的運(yùn)動。”

行星地質(zhì)學(xué)家一直在爭論紅色星球上的沙丘是否是遙遠(yuǎn)過去的遺跡，當(dāng)時的氣氛要厚得多，或者漂流的沙子是否仍然在今天重塑這個星球的臉，如果是的話，到了什么程度。

“我們想知道：整個地球上的沙子運(yùn)動是否均勻，或者某些地區(qū)的沙子運(yùn)動是否會增強(qiáng)?” Chojnacki說。“我們測量了沙丘在火星上移動的速度和體積。”

該團(tuán)隊(duì)使用了美國宇航局火星偵察軌道器上的HiRISE攝像機(jī)拍攝的圖像，自2006年以來一直在調(diào)查地球的隔壁鄰居.HiRISE代表高分辨率成像科學(xué)實(shí)驗(yàn)，由UA的月球和行星實(shí)驗(yàn)室領(lǐng)導(dǎo)并捕獲大約百分之三的火星表面令人驚嘆的細(xì)節(jié)。

研究人員繪制了54個沙丘地的沙量，沙丘遷移率和高度，包括495個沙丘。

“如果沒有HiRISE，這項(xiàng)工作就無法完成，”HiRISE團(tuán)隊(duì)成員Chojnacki說道。“這些數(shù)據(jù)并非僅來自圖像，而是通過我與Sarah Sutton共同管理的攝影測量實(shí)驗(yàn)室得出的。我們有一小部分本科學(xué)生，兼職工作并建立這些提供精細(xì)尺度的數(shù)字地形模型地形。”

在整個火星上，調(diào)查發(fā)現(xiàn)在結(jié)構(gòu)性的隕石坑，峽谷，裂縫和裂縫以及火山殘余物，極地盆地和隕石坑周圍的平原上形成了活躍的，形狀為沙塵的沙床。

在這項(xiàng)研究中最令人驚訝的發(fā)現(xiàn)，研究人員發(fā)現(xiàn)沙子在體積和速度方面的最大運(yùn)動被限制在三個不同的區(qū)域：Syrtis Major，一個比亞利桑那州更大的黑點(diǎn)，位于廣闊的Isidis盆地的西邊; Hellespontus Montes，山脈長度約為瀑布的三分之二; 和北極地爾格，北極冰蓋周圍的沙海。所有這三個區(qū)域都與火星的其他部分區(qū)別開來，條件是不知道影響陸地沙丘的條件：地形和地表溫度的明顯轉(zhuǎn)變。

“這些不是你在陸地地質(zhì)中發(fā)現(xiàn)的因素，”Chojnacki說。“在地球上，工作中的因素與火星不同。例如，地表附近的地下水或該地區(qū)生長的植物會阻礙沙丘運(yùn)動。”

在較小的規(guī)模上，發(fā)現(xiàn)充滿明亮灰塵的盆地也具有較高的沙子移動速率。

“一個明亮的盆地反射陽光，并且比周圍地區(qū)更加迅速地加熱空氣，地面是黑暗的，”Chojnacki說，“所以空氣將向上移動到盆地邊緣，驅(qū)動風(fēng)，用它，沙子。“

了解沙子和沉積物如何在火星上移動可能有助于科學(xué)家計(jì)劃未來對不易監(jiān)測的區(qū)域的任務(wù)，并對研究古老的，可能適合居住的環(huán)境產(chǎn)生影響。