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惊天发现!火星第三大火山曾为宜居地

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惊天发现!火星第三大火山曾为宜居地

还你一个真实的火星 科学家期盼“好奇”号重写火星历史

美国布朗大学科学家近日发表最新研究成果称,在火星历史上相对较近的某段时间内,一座巨大冰川之下的火山喷发产生足够热量从而在火星表面形成了许多大型液态水湖泊,从而可能为火星生命的存在提供条件。科学家们推算数据显示,火星第三大火山阿尔西亚山附近曾经存在数百立方千米液态水,这些液态水在火星表面可能存在数百或数千年,因此阿尔西亚山斜坡附近可能曾经是生命宜居地。

火星在其鼎盛时期类似美国犹他州或内华达州在最后一个冰河时代的状态。

火星阿尔西亚火山高度几乎是珠穆朗玛峰的两倍,是火星第三大火山,也是太阳系最大型山脉之一。科学家对阿尔西亚火山附近的地形进行了深入研究,最新分析结果显示,在大约2.1亿年前,该火山西北坡曾被一条巨大冰川所覆盖,同时该地区曾经发生过火山喷发。火山喷发所产生的热量融化了大量的冰川冰,形成了冰内湖,即液态水存在于冰川内,就像是半冰冻的冰块内的一个个液态水泡。

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尽管行星科学家在争论,火星早期到底是湿润的还是冰冷干燥的,但他们一致同意至少在几个地质学上的短暂时期,火星是被水覆盖的。图片来源:KEES VEENENBOS

该项研究负责人凯特-斯坎伦经过推算认为,阿尔西亚山这些冰层覆盖的湖泊冰融水蓄水量大约为数百立方千米。有水的地方,就可能是一个相对宜居的环境。斯坎伦表示,“这是一个有趣的发现,在火星较近的历史上,这确实是产生大量液态水的一种途径。”

价值25亿美元的“好奇”号火星车正在寻找古老火星真相的旅程中。在154千米宽的盖尔陨坑之中(“好奇”号于2012年8月在这里着陆),耸立着一个高5.5千米的沉积物堆——被称为夏普峰。火星科学家认为,在夏普峰的土层中,埋藏着早期“火星水”的历史和解决一个关于火星的争论的方案。

2.1亿年前也许听起来并非十分近,但是要知道,“好奇”号及其他火星车所发现的其他各种宜居环境,历史都要比阿尔西亚火山附近区域远久得多。那些宜居地点可能都存在于至少25亿年之前。阿尔西亚火山这个宜居地点相对年轻,因此它可能会引起科学家们的关注,也可能是未来火星探测的重要目的地。

自从20世纪70年代海盗1号和海盗2号太空船发回火星上由水切割的山谷图像后,大多数火星科学家认为,在火星诞生的第一个10亿年里,火星被笼罩在一层厚密的、温暖大气中,有足够的雨水“雕刻”出这些山谷。这时火星的环境似乎有利于生命的起源和延续。

斯坎伦表示,“如果在那些更古老的宜居点能够发现过去生命的迹象,那么阿尔西亚火山将是我接下来探索的目的地。”科学家们的研究成果发表于《国际太阳系研究杂志》之上。

但是在过去十年,最新的火星探测器传回了火星表面更精确的图片,一些行星科学家认为,火星并没有先前想象的那样适宜生存。根据这些学者的观点,早期的火星并不具备降雨的条件(没有足够厚的永久大气),即使是短暂的小雨也无可能。数百万年来,火星表面一直是冰冷且干燥,任何生命想要在火星上站稳脚跟都是非常困难的。

自上世纪70年代以来,科学家们一直在推测阿尔西亚火山西北侧曾经被冰川覆盖。2003年,这一推测得到了有力的支持。布朗大学地质学家吉姆-海德和波士顿大学地质学家大卫-马钱特研究发现,阿尔西亚火山周围地形与地球上南极洲干谷中冰川退去后所形成的地形极为相似。一条条平行的山脊向山脉底部延伸,这明显是冰川退去时留下的冰碛。在冰川的边缘还留下一堆堆碎石。该地区的一座座小山也明显是冰川缓慢退去时的产物。

“好奇”号已经开始攀爬夏普峰,明年将会有什么新发现?“这是一个价值25亿美元的问题。”美国布朗大学行星光谱学家Ralph Milliken说。这也许是古气候学家的梦想:堆叠的沉积物表层记录了一种不断变化却以湿润为主的气候,但是也许包含了古代火星生命的有机残余物。

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“‘好奇’号可能给我们带来一个莫大的惊喜。我们从中学到了一些有用和有趣的东西。”加州山景城美国宇航局艾姆斯研究中心的行星地质学家Jeffrey Moore说。“但是,最终结果可能不是像某些人期待的那样。”

冰川理论也于近期推动另一种火星气候模型理论的发展。该模型认为,在火星自转轴不断翘起期间,现在发现于两极的冰可能曾经向赤道方向移动。这一变化可能导致火星中纬度的大型山脉,如艾斯克雷尔斯山、帕弗尼斯山和阿尔西亚山等地,在大约2.1亿年前成为冰川形成的主要地区。

19世纪和20世纪早期的天文学家所设想的火星是一片由沙漠、湖泊、运河组成的景象,就像美国西部那样。20世纪60年代,水手号飞船在飞行时拍摄到火星表面的图片后,这一设想不攻自破。水手号传回的首个火星表面的特写图片显示,火星上焦干多坑的土地更像是月球上的场景。十年后,海盗1号和海盗2号太空船发回的图片再一次改变了人们对火星的认识——火星的热带地区遍布纵横交错的河谷。

斯坎伦与海德、马钱特以及英国兰喀斯特环境中心科学家莱昂内尔-威尔逊等人加强合作,在冰川存在的区域寻找炽热的火山熔岩曾经流过的证据,她取得了重大发现。通过对美国宇航局火星勘测轨道器数据的分析,斯坎伦在该地区发现了枕状熔岩地形,该地形与地球上海底熔岩喷发所形成的地形很相似。

研究河流侵蚀特征的行星河流地质学家得出结论,早期火星的大气厚度远比现在厚。通过计算火星表面累积的陨石坑,地质学家能推断出它们的年龄。科学家估计,诺亚纪的侵蚀最严重——足量的雨水切割河谷,洗刷陨石坑,侵蚀岩石。

她还发现了各种类型的垄脊和土墩,这些地形在地球上都是由炽热的熔岩流被冰川冰压迫而形成的。冰盾的压力束缚着熔岩流的流动,冰川的冰融水将炽热的熔岩流冷却,形成火山玻璃碎片,因此形成了拥有陡峭侧面和平缓顶部的各种垄脊和土墩。

“根据地球的标准,人们所认为的早期温暖而湿润的火星其实并不潮湿。”美国华盛顿史密森学会国家航空航天博物馆的行星河流地质学家Rossman Irwin说。但是,火星有可能是半干旱的。“火星在其鼎盛时期类似美国犹他州或内华达州在最后一个冰河时代的状态。”

根据这些地形覆盖面积的大小,斯坎伦估算了究竟有多少熔岩与冰川结合;再根据热力学的基本原理,她能够推算出熔岩究竟形成了多少冰融水。她发现,有两处沉积点分别形成了湖泊,每个湖泊蓄水量大约为40立方千米。此外,还有一处所形成的湖泊,蓄水量大约为20立方千米。

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