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火星上困扰科学家的神秘条纹

火星上困扰科学家的神秘条纹

自从20世纪70年代维京任务首次观测到它们以来,沿火星斜坡周期性出现的斜坡条纹一直是科学家们感兴趣的问题。经过多年的研究,科学家们仍然不能确定它们出现的确切原因。一些人认为“湿”机制是罪魁祸首,另一些人认为它们是“干”机制的结果。

幸运的是,高分辨率传感器和成像能力的提高,以及对火星季节性周期的更好理解,正在使我们更接近答案。瑞典的一个研究小组使用玻利维亚的一种陆地类似物,最近进行了一项研究,探讨了条纹形成的机制,并提出湿机制似乎解释了更多的问题,这可能对今后的火星飞行任务产生严重影响。

这项题为“斜坡条纹是否代表当代火星上全球尺度的水过程?”的研究最近发表在美国地质联合会(AGU)出版的“地球物理学评论”上。这项研究是由安舒曼.巴哈德瓦(Anshuman Bhardwaj)和他的同事进行的,他们都来自瑞典的卢勒科技大学。

火星上困扰科学家的神秘条纹

四种最常见的斜坡条纹形态

正如该小组在最近接受AGU地球和空间科学新闻采访时指出的那样:

“我们从观测中了解到以下情况:斜坡条纹的长度从几米到几公里不等。它们通常有一个起点上坡,向下坡终点逐渐加宽,从而表明可能涉及一些流动或集体运动。它们能够沿着非常平缓的斜坡前进,据报道,在它们的流动路径上甚至能攀爬几米长的障碍物。火星赤道和亚赤道地区一年中的任何时候都可能出现斜坡条纹。它们似乎是在很短的时间跨度内形成的奇异事件,并且极少发现它们的重现或延长。它们在十年的时间尺度上逐渐消失。”

尽管在研究这些特征方面取得了进展,但在火星斜坡条纹的成因问题上,科学界仍然分为两个阵营。那些属于“湿”机制学派的人认为,液态水可能是它们产生的原因,可能是由于地下水泉水、地表冰的融化或卤水(盐溶液)的形成。

相比之下,那些陷入“干”机制学派的人认为,灰尘雪崩是罪魁祸首。反过来,这些可能是由大气沉降沉积、地下熔融或局部扰动引起的,包括岩石崩塌、陨石撞击或构造活动(“地震”)。

这两种解释在解释观测到的斜坡条纹时都有局限性。

火星上困扰科学家的神秘条纹

青色曲线显示了火星上斜坡条纹的地理分布

例如,湿机制解释的主要问题是,当涉及到季节变化时,观测结果显示缺乏一致性。如果这种机制是液态水或卤水造成的,那么这种斜坡只应出现在季节性温度较高的地区,但情况并不总是如此。

更重要的是,在许多情况下,斜坡条纹被发现可以爬过障碍物,这与液体驱动的位移不一致。同样,干机制解释本身也存在一些不一致之处和挑战。

首先,如果斜坡条纹是由干物质的移动引起的,科学家们就会观察到它们旁边的扰动,更不用说在它们最低点下坡的碎片堆积了。在大多数情况下,这两种情况都没有得到观察。同时,干机制不能解释为什么某些条纹形成会延伸数公里。

为了进一步阐明这一点,该小组调查了玻利维亚西南部安第斯地区乌尤尼盐沼的一个“湿模拟”地点。该地区是世界上最大的盐地,其大气和地表条件与火星赤道地区相似。这导致季节性卤水流动,氯化物和硫酸盐变得液化,形成斜坡条纹。

火星上困扰科学家的神秘条纹

在对该地区进行了基于无人机的观察后,该小组确定,这些条纹足以模拟火星上的湿机制。他们还建议进一步的研究,这可以提供关于火星卤水和其他表面特征的重要线索,这些特征与火星上瞬时发生的液态水有关。他们的结论是:

“虽然现有的遥感数据以及我们对火星矿物学、气候和大气的知识都有了很大的改进,但我们仍然需要进一步的调查来提高我们的认识。在这方面,在未来的机器人或载人火星任务中瞄准斜坡条纹区域将是有利的。”

从本质上说,卤水或液体流可以解释火星的许多斜坡条纹,但某些不一致之处需要进一步研究。随着时间的推移,我们可能会了解到,还涉及到其他机制,这些机制可能从地下特征到特定的季节变化不等。

由于许多原因,导致这些条纹和其他瞬态表面特征的原因是很重要的,其中最重要的原因与行星保护有关。2016年9月,“好奇”号漫游车在沿着夏普山倾斜的地形行驶时遇到了黑色条纹,这就要求漫游车改变路径,以避免接触和避免可能的污染。

火星上困扰科学家的神秘条纹

这一决定的依据是,地下水可能是造成条纹的原因,这可能是地下生命的一个标志。如果斜坡条纹确实与季节性水流联系在一起,那么我们需要采取适当的措施来应对未来的任务,特别是有人的任务。

在我们可以把宇航员送到火星表面,或者考虑在火星上建立一个永久的人类定居点之前,我们需要知道在哪里迈出第一步,以及要避免什么!