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科学家破译奇异火星波纹状沙地之谜(图)

发布时间: 2008-11-06 14:42

 
火星上奇异的波纹状沙地
 

机遇号发回的波纹沙地照片

  新浪科技讯北京时间11月6日消息,据美国太空网报道,火星上有一种奇特地貌波纹状沙地,它们的面积要小于这颗红色星球上的巨型沙丘,但同时又比在地球上发现的沙地大。在对美国宇航局“火星全球勘探者”号飞船拍摄的1万多张从南极到北极的图片进行分析后,科学家对这种火星地貌的认识越来越深入。然而,即使获得这些新信息,这种独特的波纹状沙地的形成仍是个谜。

  从南极到北极

  这种与众不同的地貌特征被称之为“横向风蚀沙脊”,是由风吹动颗粒形成的,整个过程中出现的空气移动被称之为“风成过程”。风将沙脊吹成不同形状,其中包括普通波纹、叉状波纹、蛇形蜿蜒波浪、月牙以及复杂重叠的网状。科学家之所以对横向风蚀沙脊进行研究是因为它们能够提供火星过去和现在气候过程的线索。除此之外,它们也成为宇航局的火星车在火星跋涉时遭遇的一个陷阱,“机遇”号火星车就曾陷入这种沙地之中。

  位于亚利桑那州图森的行星科学研究所的马特·巴尔默(Matt Balme)及其同事,对火星轨道器照相机拍摄的1万多张从南极到北极的横向风蚀沙脊图片进行了全面研究,以进一步了解这种奇怪的地貌特征。轨道器照相机是“火星全球勘探者”号飞船的组成部分,飞船于1996年发射,绕火星轨道运行至少持续到2006年,当时它停止对发出的指令信号作出任何反应。

  从这些图片获取的信息如下:

  1.相对于火星北半球来说,横向风蚀沙脊在南半球更为普遍。

  2.横向风蚀沙脊是在北纬30度和南纬30度之间的一个赤道带发现的。

  3.存在于两种截然不同的环境中:靠近层状地形或者靠近大黑沙丘。

  4.在本初子午线平地(位于火星南纬2度的一个平地)和南纬陨坑较为普遍。

  除了火星轨道器照相机外,“机遇”号也为科学家提供了横向风蚀沙脊的信息。2005年,“机遇”号遭遇其中一个波纹状沙地,由于车轮牢牢地陷入沙地不能自拔,这辆火星车整整有6周时间停滞不前。从“机遇”号被沙地“扣押”的时间来看,这个横向风蚀沙脊应该是由大小在大约0.08英寸(2毫米)到0.2英寸(5毫米)之间的颗粒物质形成的一个外层构成,外层之下是大量细颗粒和粗颗粒形成的混合结构。

  如何形成?

  巴尔默解释说,横向风蚀沙脊的形成需要两个条件,一个是大量沉积物,另一个是强风。沉积物这个条件帮助解释了为什么这种地貌特征会在沙丘和层状地形附近出现。沙丘和层状地形(由古时候的沙丘、海洋、湖泊沉积物或者火山灰层形成)为横向风蚀沙脊的形成提供了“原材料”。陡坡在侵蚀过程中也为横向风蚀沙脊形成提供了额外的颗粒。巴尔默说,这一因素可以解释为什么横向风蚀沙脊被限制在火星的中央地带,因为陡坡通常不存在于火星中部到高纬度之间的地区。

  此外,横向风蚀沙脊的历史也已经很悠久了:层状地形附近的沙脊年代通常可追溯到几百万年前并且已处于不活动状态;大黑沙丘附近的沙脊相对比较“年轻”,可能仍处在活跃的形成和移动状态。巴尔默说:“我认为在大黑沙丘附近发现的横向风蚀沙脊非常年轻,黑沙丘的历史也非常短,因为沙子被吹落沙丘的过程为横向风蚀沙脊的形成提供了能量。层状地形附近一度发生比较活跃的沉积物运移过程,但现在已经停止了,说明一种与动力学有关的环境已发生变化。我们似乎可以将横向风蚀沙脊作为一个界线标记,用以帮助解释火星古代气候。”

  过去气候 未来工作

  当前用于研究火星大气环流模式的模型不可能提供大量证据,因此很难确定火星现在的风活动类型以及大气密度与过去相比是否发生重大变化。巴尔默说:“但我认为,我们正在研究的火星地况能够说明可能存在不同的类型和密度。‘火星全球勘探者’号和‘高分辨率成像科学实验’照相机(搭乘火星侦察轨道器进入太空,后者正饶火星轨道运行)进行的观测,为我们提供了非常宝贵的数据,进而帮助我们设计出相关模型。”

  除了是什么过程形成横向风蚀沙脊外,科学家也同样不清楚到底是什么物质促成了富于变化的横向风蚀沙脊地带,以及为什么地球没有像火星一样存在如此大面积的地貌特征。巴尔默说:“在未来几年,我们将获得‘高分辨率成像科学实验’拍摄的更多照片,进而得到更多信息,例如高度与间距以及横向风蚀沙脊是与地球上发现的沙丘还是波纹沙地存在更多相似之处。”巴尔默表示,‘高分辨率成像科学实验’拍摄的横向风蚀沙脊图片时间间隔较长,能够显示一些沙脊地带出现的小规模移动,进而指明哪些沙脊仍处于活跃状态,同时也可能揭开它们如何形成的秘密。

稿源: 新浪科技

作者: 孝文 编辑: 邵平

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