SETI研究人员对火星表面山体滑坡的原因有了新的理论

火星上的克鲁帕克陨石坑

火星上的Krupac陨石坑的HiRISE相机视图,沿边缘和RSL沿火山口壁较低的地方有沟壑。资料来源:美国宇航局/喷气推进实验室/亚利桑那大学

由SETI研究所高级研究员Janice Bishop领导的研究小组,她是SETI研究所的一名成员美国国家航空航天局美国天体生yabo124物学研究所(NAI)的一个研究小组提出了一种关于火星表面山体滑坡原因的理论火星

先前的观点认为,这种运动是由液体碎屑流或干粒状流引起的。这两种模型都不能完全解释火星季节性流动特征,即周期性斜坡线(RSL)。该研究小组还提出另一种假设,即近地表风化层的冰融化导致地表发生变化,使其容易受到沙尘暴和风的影响。因此,RSL特征在今天的火星表面出现和/或扩展。此外,研究小组认为,冰层融化的薄层是由地下水冰、氯盐和硫酸盐之间的相互作用造成的,这些相互作用产生了一种不稳定的、液体状流动的雪泥,引发了天坑、地面塌陷、地表流动和隆起。

“我对火星近地表存在冰和盐的微液态水的前景感到兴奋,”Bishop说。“这可能会彻底改变我们对火星表面以下可居住性的看法。”

火星上的帕利基尔陨石坑

在火星29-30年期间,HiRISE相机曾6次观察到火星上帕利基尔陨石坑的RSL特征的发展。资料来源:美国宇航局/喷气推进实验室/亚利桑那大学

来自火星勘测轨道飞行器(MRO)的高分辨率成像科学实验(HiRISE)数据显示,RSL位于面向太阳的斜坡上,随着时间的推移,它们继续出现和/或扩大。已有研究表明,RSL与氯盐有关,并在高硫酸盐露头区发现了RSL的存在。目前的研究基于野外观测和实验室实验,利用近地表冰盐活动模型扩展了这些观测结果。火星模拟场在地球上的调查,例如在南极洲的干谷、以色列的死海和阿塔卡马沙漠的帕约纳莱斯盐湖,表明当盐类与地下的石膏或水相互作用时,会造成地表的破坏,包括坍塌和滑坡。

“在我在智利北部的一个干燥盐层Salar de Pajonales进行的实地考察中,我观察到了许多盐对当地地质作用的例子。蒙大拿州大学地球科学教授、SETI研究所奈美团队成员南希·赫曼说:“我们很高兴地发现,它也可以在塑造火星方面发挥作用。”

为了验证他们的理论,该团队进行了实验室实验,观察如果他们在火星上的低温下对含氯盐和硫酸盐的火星模拟样品进行冷冻和解冻会发生什么。结果是在零下50摄氏度附近形成了冰泥,然后冰从零下40摄氏度逐渐融化到零下20摄氏度。


短视频说明火星土壤模拟材料润湿覆盖在下层的硫酸钙和氯化钙,盐和土壤颗粒吸收水,盐向表面迁移,以及形成带空洞的结壳。资料来源:SETI研究所的Janice Bishop和Markus Gruendler

“在实验室里用红外光谱探测火星模拟永久冻土的低温行为,发现随着含盐量高的土壤在火星的零下温度下融化,沿着颗粒表面形成了薄薄的液态水层,”Merve Ye?ilba?他是美国国家航空航天局(NASA) SETI研究所博士后(NPP)研究员,也是美国国家NAI团队的合作者。

在低温下对氯盐和硫酸盐(包括石膏)的行为进行建模,表明了这些盐是如何相互关联的。这可能是这种微小的液态水在火星地下迁移,在硫酸盐和氯化物之间转移水分子,几乎就像在球场上传递足球一样。另外的实验室实验测试了这些硫酸盐-氯在火星模拟土壤中的反应,用颜色指示器显示这些盐的地下水化作用和盐通过土壤颗粒的迁移。

“我很高兴观察如此快速的反应与硫酸盐和氯盐的水我们实验室实验和由此导致的崩溃和举起火星模拟土壤在小范围内,复制地质岩溶系统的崩溃和举起特性,盐水库、大规模和大厦崩溃,”主教说。

这个项目源于对南极洲麦克默多干谷沉积物的研究,麦克默多干谷是地球上最冷、最干燥的地区之一。和火星上一样,干谷表面的风化层一年中的大部分时间都被干燥的风冲刷。然而,地下永久冻土包含了水冰,并且化学变化似乎发生在地表以下。

“干谷中的沉积物为可能发生在火星上的过程提供了一个极好的测试平台,”斯坦福大学最近的毕业生、SETI研究所NAI团队的合作者扎卡里·伯顿说。“莱特山谷恶劣地表下几厘米处存在高浓度的硫酸盐和氯化物,这表明了一种有趣的可能性,即这些与水有关的矿物组合及其伴随过程可能也存在于火星上。”

在“凤凰”号着陆点挖出的土壤中,以及通过雷达测量和中子和伽玛射线光谱学从轨道上探测到火星表面以下的水冰。最近,HiRISE捕获了中纬度地区近地表冰层的图像。在火星赤道位置较高的温度(例如-50至-20°C)可以在春季和夏季提供地下液态水/盐水。在一些赤道观测点观测到的RSL通常被解释为与被称为沟壑的较大特征有关,这种特征与地球上的沟壑类似。

“支流沟系统现在沿着(poleward-facing)北部和东北部斜坡Krupac坑,RSL降低这个地区的火山口壁可以通过近地表盐水与表面特征相关的生产活动,根据我们的模型,”维吉尼亚Gulick称,SETI研究院高级研究科学家和SETI研究院奈小组的成员之一。

除了帮助解释火星的地质和化学过程,这个理论还表明火星的环境仍然是动态的——这颗行星仍然在进化和活跃——这对天体生物学和未来人类探索这颗红色星球都有启示。yabo124在火星表面以下的含盐永久冻土地区可能存在水薄膜,这为探索宜居性打开了新的大门。

参考:J. L. Bishop, M. Yesilbas, n.w. Hinman, Z. F. M. Burton, P. A. J. Englert, J. D. Toner, A. S. McEwen, V. C. Gulick, E. K. Gibson和C. Koeberl, 2021年2月3日科学的进步
DOI: 10.1126 / sciadv.abe4459

第一个发表评论关于“SETI”,研究人员有了一个关于火星表面滑坡原因的新理论。

留下你的评论

邮箱地址可选。如果提供,您的电子邮件将不会被发布或共享。