卵石证实,远古火星上曾有大河奔流

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NASA的火星科学实验室(MSL)好奇号火星车,已经在几处地点发现了远古时期有流水裹挟的沉积物证据,包括照片上的这处名为“Hottah”的岩石露头。这种沉积砾岩中圆形的卵石表明,这些石块曾经在流经盖尔环形山的水流中长时间磨蚀。这张照片是由好奇号上的桅杆相机在任务的第39个火星日,也就是2012年9月15日拍摄的。图片来源:NASA/JPL-Caltech/Malin Space Science Systems

一项新的研究报道称,好奇号火星车在火星盖尔环形山的沉积物中发现了砾岩,这种由卵石和砂粒混合形成的岩石,为远古的火星上曾经有河流在流淌,提供了迄今为止最为确定的证据。

尽管现在火星上的环境既寒冷又干燥,无法维持液态水在火星表面长时间存在,但多种地貌的存在,包括三角洲和巨大的沟渠,都暗示这里曾经有水流淌。然而,要证实这些地形确实由流水塑造,科学家必须进行足够细致的观察,而这一直以来都是不可能的——因为空间探测器对火星的观测没有足够高的分辨率,无法从细节上对沉积层加以评估。

现在,美国亚利桑那州行星科学研究所的丽贝卡·威廉斯(Rebecca Williams)及其同事,对火星上由河流冲刷沉积而形成的卵石,进行了细致入微的观察。他们的观察是通过好奇号火星车上的桅杆相机和ChemCam远程显微成像仪完成的——前者能够拍摄火星地表的彩色照片及视频,后者则会发射一束激光分析火星岩石及土壤的成分。

“这是我们第一次观察到火星上的水流沉积物,”威廉斯对果壳网说,“嵌在这些砾岩中的卵石,小的如同砂粒,大的则像高尔夫球一般——它们的大小、形状和分布,透露出了它们曾经被水流携带的迹象。这些卵石光滑圆润的形状,是在水流中反复碰撞而形成的。此外,许多卵石还彼此接触,清楚地表明这些卵石曾经沿着一条溪流的河床翻滚过。”这些与地球上河流沉积物中的卵石惊人相似的特征表明,火星上的河流可能跟地球上的河流非常相似。

“了解了这些岩石的大小,我们就能更准确地估算水流的深度和速度,这些数据在过去的研究中是只能靠猜的,”威廉斯向果壳网解释说,“这条河的流速与我们步行的速度相当,至少可以淹到你的脖踝或者屁股。”在2013年5月31日发表在《自然》杂志上的文章,威廉斯及其同事提供了更为具体的数据:盖尔环形山附近的这条火星河流至少有0.03 ~0.9米深,河水的流速则介于每秒0.2~0.75米之间。

“但是,我们还没有任何直接证据能够说明,这条河流到底有多长。对这些岩石最简单的解释是,它们是一片冲击扇的最末端,”威廉斯解释说,“冲击扇是河流冲出一座大山时形成的岩石和砂粒的锥形堆积物。这表明,这条河流只是偶尔流淌,每次流淌几个星期到几个月,一点一点堆积起了这片冲击扇。毕竟,这片冲击扇要形成现在这样的规模,需要花上好几千年甚至更长久的时间。”

火星与地球上相似砾岩的对比图。图A为好奇号火星车100mm焦距的桅杆相机在登陆火星的第27个火星日拍摄的;图B则是地球上冲击扇最末端形成的堆积物,摄于智利的阿塔卡马沙漠。两张图中砾岩里的卵石不论大小、形状还是分布,都非常相似,暗示火星上的远古河流与地球上的河流非常相似。图片来源:NASA/JPL-Caltech/Malin Space Science Systems/R.M.E.Williams

当然,这条火星河流永久停止流淌也已经有很久了。威廉斯说,“科学团队分析了当地的地貌,根据这里撞击坑的数量及对应关系,这些岩石其实是相当古老的。我们无法肯定地说出这些岩石到底有多古老,但看上去,它们至少有几十亿年的历史了。”

为什么直到好奇号火星车登陆火星,我们才找到了如此确凿的火星河流沉积物,而已经在火星上探索超过9年的机遇号和勇气号却没有发现呢?这是不是意味着,即使在几十亿年以前,如此规模的河流在火星上也比较罕见呢?对于果壳网提出的这个问题,威廉斯的回答是否定的——“我们在卫星图片上已经看到,干涸的远古河床构成的网络遍布整个火星,因此科学家相信在远古时期,火星上的河流曾经随处可见。”

“然而,对于着陆探测器和漫游车而言,我们只能受限于寻找暴露在地表之外的岩石。覆在上面的尘埃会把岩石盖住,让火星车很难看到水流沉积物。”威廉斯继续说道,“以勇气号为例,科学家选定的着陆地点就是一处可能的湖泊三角洲,但那里的地面上找到的证据并不突出。而在盖尔环形山,好奇号火星车看到了非常完美的岩石露头,我们可以清楚地看见这些岩层中石块的大小和形状。”

总之,他们的这项研究证实了过去许多研究提出的一个假设:火星在很久很久以前,要比现在更温暖,也更湿润。至少,威廉斯总结说,“现在我们已经证实,火星上曾经有过一条河流,裹挟着卵石移动了相当长的一段距离(可能有好几千米),而且我们对这条河流的特征有了更好的理解。”

 

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消息来源:EurekAlert!

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