在地球上未觀察到的過程在沙子在火星上的運(yùn)動(dòng)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(dòng)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(dòng)的條件以及它們與沙漠上的沙子運(yùn)動(dòng)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(dòng)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(dòng)，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(huì)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(dòng)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(dòng)，每個(gè)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(dòng)大量的材料，”Chojnacki說。“在火星上可能需要兩年的時(shí)間才能看到你在地球上一個(gè)賽季中常見的運(yùn)動(dòng)。”

行星地質(zhì)學(xué)家一直在爭(zhēng)論紅色星球上的沙丘是否是遙遠(yuǎn)過去的遺跡，當(dāng)時(shí)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(gè)星球的臉，如果是的話，到了什么程度。

“我們想知道：整個(gè)地球上的沙子運(yùn)動(dòng)是否均勻，或者某些地區(qū)的沙子運(yùn)動(dòng)是否會(huì)增強(qiáng)?” Chojnacki說。“我們測(cè)量了沙丘在火星上移動(dòng)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(gè)沙丘地的沙量，沙丘遷移率和高度，包括495個(gè)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(cè)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(gè)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(dòng)被限制在三個(gè)不同的區(qū)域：Syrtis Major，一個(gè)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(gè)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(huì)阻礙沙丘運(yùn)動(dòng)。”

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(dòng)速率。

“一個(gè)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(dòng)到盆地邊緣，驅(qū)動(dòng)風(fēng)，用它，沙子。“

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