祝融號發現火星地下古海灘?

2025-03-02 22:58:36 最後更新日期:2025-03-03 09:47:48
William Lam

現實中只是個小職員的軍武 / 科普愛好者

 pna2火星的大洋說有不少的間接證據,例如部分地區的沉積物等,但直到最近仍比較缺乏直接證據。(Image credit: Jon Wade and James Moore)

2021年開始工作的中國火星車祝融號,在火星上活動時間大約一年,即因疑似太陽能電池板被太多沙塵覆蓋而無法在冬眠後被喚醒,但其回傳的大量資料仍然是研究人員持續研究的重要參考。其中祝融號裝有探地雷達,是第二架裝備探地雷達的火星車(第一架是美國太空總署的好奇號)。

火星過去是否「水星球」是一直以來都是熱門研究項目。經過洞察號地震儀探測,火星上現在存在的水都絕大部分都在地底10公里深的岩層中,其他的大都以冰的形式存在表土或南北極的永久凍層中,頂多只有局部地區有季節性的偶然水份流動。研究顯示,最多在火星形成後15億年,地表上就沒有長期水體存在了。

Interior of Mars 580x517根據最近學說與觀測結果後繪製的火星結構圖,核心仍然是溶融狀態,不過估計溫度遠沒有地球高,且就算地涵是熱的,溫度也只有地球一半左右,也未發現有明顯對流跡像。這種情況下磁場似乎很難維持強度。一旦磁場消失,空氣愈來愈稀薄(氣壓低),然後海水愈來愈易蒸發,這也是火星海洋消失的主要原因。(網絡圖片)

 

不過現時還一直流行一個假說,指火星北部大面積地區不但地勢較南部平坦,且平均高度也較低,而且經過多年考察,也發現明顯的河流三角洲遺趾(河口,通往海洋),以及各類沉積層、給水體沖擦成具十分光滑表面的岩石等,有科學家甚至繪製出預期中的海岸線。不過由於經過三十億年的微量風化,預期原有的海床結構大都應該給有相當厚度的風化塵土下,而且火星表面也未發現大量碳酸鹽(碳酸鹽是有海洋碳循環的證明),所以現時證據仍未算充份。

pna11火星地勢圖,圖中藍色部分主要是火星低地,通常也被視為火星過去海洋的大概範圍。毅力號降落地點是火星第三大隕石坑伊希斯平原的邊緣,而祝融號就降落在第二大的烏托邦平原內部。火星大洋說並非天問一號任號的主要研究目標,且降落地點比之前科學家提出的火星古大洋岸邊距離達280公里,能發現古火星海退中的海灘遺跡,真的有幸運成份。(Robert Citron)

 

一篇由廣州大學土木與交通學院、中國科學院地質與地球物理研究所、美國加州大學與賓夕法尼亞大學研究者共同發表於《美國國家科學院院刊》的論文表示,他們利用祝融號降落後向北移動期間使用探地雷達(最深可測到80公尺)的資料,發現大概10至30公尺深的地底有很多層結構連續2公里以上(祝融號行了1.9公里左右),其傾斜度統一在6-20度之間且呈明顯很平坦的反射層,更有甚者,每層都是由幾乎同一角度平行重疊。

pna5圖A及B是祝融號探地雷達的斷層成象,其中可見大量小斜度痕跡。C圖是祝融號所探測到的傾斜沉積層傾斜度和地球上不同海岸沉積層斜度比較;D圖是現時地理學中對於海岸傾斜沉積層形成的模型。(圖片來自論文Ancient ocean coastal deposits imaged on Mars)

 

電波反射層的強弱度可推算出其介電系數(該層物質的電容 / 絕緣程度),由於其系數和海岸/海灘因潮汐造成的沉積物質接近,而且同樣平滑,祝融號的著陸點也沒有河流形成跡象,故團隊指出這很有可能是過去火星存在過的海岸線。

 

pna4火星上的海逐漸海退,其海浪拍打海岸的沉積物也會形成漸漸向後退的多層結構,海床基本乾透後大量塵土就覆蓋這些結構,保護它們直到今天。(圖片來自論文Ancient ocean coastal deposits imaged on Mars)

 

不僅如此,研究人員也發現海岸有疑似海退的痕跡,即海岸線隨時間持續往後退,因為研究人員發現的沉積層有很多層平行壘在一起且不斷向北方「退去」。由於火星並沒有板塊運動,陸地相對海洋幾乎不會移位,暫時也沒發現火星早期有全火星性冰河期所造成的痕跡,故幾乎可以肯定海水的退卻是來自海洋蒸發的結果。

210203132432 04 best moments on mars 0203相信是現時火星上夏季鹽水流動的痕跡。需要留意的是這種鹽水也不會在火星表面保持太久,而且其過高的鹽含量也不適合生命生存(圖片來自NASA/JPL/University of Arizona)

 

Space.com表示這次研究很可能是第一個證明火星存在海洋的直接證據,同時他也指出若這一區沒有被一層10多米深的砂土所掩埋,那火星三十億年即使是很小的風沙侵蝕,也足以把這些遺跡磨得一乾二淨。事實上,在論文發表前一個月,英國團隊在研究衛星照片下火星低地克里斯平原上散佈著 15,000 多個土丘,發現似乎含有極厚的黏土層,可能是海退後邊緣漸被侵蝕風化的高地。不過由於附近沒有任何人類探測器,很難作進一步證實,這處要等2028年歐空局的探測車羅莎琳·富蘭克林號在附近降落,才能作實地證明。

2102003一個月前發表的火星海洋存在過的另一證據—一堆有侵蝕過的黏土土丘,不過由於只是由衛星照片和光譜儀判斷,並沒有實地考察證據,故顯得也不太有力,這結構高地要驗證得等到2028年才有機會。(圖片來自連結)

發佈於 科學新知
By 2025-03-02

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