火星上的蛛网沟壑系统:二氧化碳干冰喷发形成

2017-01-06 09:26:00 作者:晨风 分类 : 探索发现

  新浪科技讯 北京时间1月5日讯,在火星南极地区有一些非常特殊的树杈状沟渠系统,被科学家们称作“蜘蛛”,它们是在年复一年的二氧化碳季节性消融之中出现的。

  现在,美国宇航局的科学家们认为他们很可能首次拍摄到了这类沟壑系统发育最初期的影像。利用美国宇航局“火星勘测轨道器”上搭载的相机,科学家们记录下了一个“蜘蛛”沟壑系统从一年的春季开始一直到第二年春季期间的发育过程。

  火星上类似这样的“蜘蛛”沟壑系统长度可以在几米到几十上百米大小,并且只存在于火星南极地区。一般而言,它们会围绕一个中心凹陷开始发育,随后沿着类似树杈的方式不断分叉延伸,远远看去很像一只伸展开的蜘蛛。利用火星勘测轨道器上搭载的高分辨率成像科学实验(HiRISE)相机,科学家们已经对这类系统的发育进行了长达10年的监测,而现在,科学家们终于首次目睹了其最初诞生的模样。

  美国科罗拉多大学的甘纳·波特扬基纳(Ganna Portyankina)表示:“这是我们首次目睹这些小型沟谷系统幸存下来,并年复一年地逐渐发育,这就是那些大型‘蜘蛛’结构的形成过程。”他说:“这类地物一般都存在于沙丘广布的区域,因此我们不清楚在风沙作用下,这些沟壑系统将会继续发育成长还是逐渐消失。”

  有观点认为沙丘帮助产生了“婴儿阶段”的蜘蛛网状结构,但科学家们同时也认为,这些沙丘同时也会阻碍这类结构的完全发育成熟。科学家们估算认为,要想完全形成一个发育完善的蜘蛛网状沟壑系统,需要经历超过1000个火星年的时间才有可能。论文合著者,亚利桑那图森行星科学研究所的坎迪斯·汉森(Candice Hansen)表示:“如果你把美国犹他州的植被去除,那里看上去简直就和火星一模一样,但‘蜘蛛’网状结构却是火星独有的。”

  在地球上,二氧化碳不会自动凝结成为干冰,但在火星上,冬季会有大量干冰覆盖在地表,而在火星两极,干冰的储量更是巨大。每到春天,火星地表就到处出现了星星点点的黑色扇形痕迹。

  研究人员认为,在春季,随着气温回升,阳光透过干冰层并加热其下方地面。这会使得大量干冰升华成为气体形式的二氧化碳。而随着被浅浅尘土掩盖的干冰升华,大量二氧化碳从浅地表喷出,扬起大量尘土,造成地表的局部侵蚀并形成沙尘喷射流。这些喷射流扬起的沙土很快便会再次落回地面,但在风的作用下朝着下风向漂浮了一段距离,并最终在地面上留下扇形的沉积痕迹。

  对这一过程进行观察非常具有挑战性。在此之前科学家们已经在北半球的一些沙地区域观察到过一些小型沟壑,但它们通常会在一年之内就自行消失。但相比之下,在南极附近观察到的这些沟壑系统却能够持续存在多年并持续发育,甚至形成类似蜘蛛的大型沟壑系统。

  波特扬基纳表示:“在南极地区附近的一些沙地,我们观察到这类分叉状沟壑系统,但这些地区的沙尘含量并不如北极附近那么多。我认为,沙尘可能是开启这一过程并导致最初在地面上侵蚀出沟槽的诱因。”研究人员推测,这类沟壑系统的形成可能对地面强度有所要求,它要求地面足够柔软,能够侵蚀出沟槽,但是又不能太过松散。

  火星勘测轨道器项目科学家,美国宇航局喷气推进实验室(JPL)的莱斯利·坦帕里(Leslie Tamppari)表示:“高分辨率成像系统加上长寿命的探测器,让我们能够对以季节乃至年为单位的,火星地表的长期变化开展观察。在这样的观察中,火星所表现出的活力总是不断让我们感到惊讶。”(晨风)

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