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科学家在火星上发现厚度超百米的地下水冰层

星空天文网
01-13 08:38
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火星把水都藏起来了?

基于火星全球勘探者数据渲染的火星照片。NASA

火星是个神奇的世界。虽然它看起来非常荒凉,但它却可能有一个生机盎然的过去。火星上曾经流淌过大量的液态水。今天,这些水都去哪里了呢?有些水被太阳风分解,永远地失去了。而有些水,依然隐藏在这个红色星球上。

一部分水可能隐藏在火星两极的白色冰冠中,和固态二氧化碳,也就是干冰混合在一起;而一部分水可能隐藏在地下。

但也正因如此,科学家从没有机会可以仔细研究这些隐藏在火星地下的冰。直到近几年,飞行在火星轨道上的探测器,为我们记录下了一种发生在火星表面的我们从前没有看到过的现象——山崩。

在火星勘查轨道器拍摄的这张照片中,我们可以看到一次令人震惊的火星山崩。这张照片中的白色物质是干冰。但是研究人员最近发现,火星多处相似的峭壁上存在着大量纯水冰层。NASA

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火星大气虽然单薄,却也能产生天气现象,侵蚀地表。这种侵蚀是缓慢进行的,但日积月累,却也有可能造成地表结构的垮塌。山崩就是一例。2008年,人们就曾在火星表面的影像中,观测到一次大山崩。在一个悬崖的边缘处,大量碎石和尘土,滚落到了700米深的一个山谷里。

山崩过后,火星的许多地下结构就会暴露出来,这些结构中既有岩石、干冰,也有水冰。天文学家因此可以获得难得的机会,对火星地下冰层的结构、厚度、纯度和普遍性进行研究。

最近,天文学家利用美国的火星勘查轨道器,对火星上的八处悬崖峭壁进行了研究。这八处分散在火星的各处。但在每一处,都发现了冰层。这些冰层距离地表非常近,大约只有一米深;冰层本身非常厚,最厚的一处超过了100米。

天文学家认为,悬崖暴露出来的冰层特点表明,它们很可能是由雪转化而来的。它们蓄积在干燥的尘土、冻土,或风化层下方不足1至2米处。这些冰层所在的区域大多位于火星的南北纬55度左右。2008年凤凰号着陆器在火星上发现过相似的冰层,但所在的位置更接近火星的北极。

这张照片展示了一处被侵蚀的悬崖,并用蓝色着重展示了水冰存在的区域。照片上方三分之一是与悬崖顶端相连的行星表面,下方三分之一是山谷低部。NASA

由于这些冰所在之处都是悬崖峭壁,侵蚀现象严重,因此它们本身应当非常结实。它们呈现出带状的纹理,这表明它们是分层次的,是由许多不同的冰层经年累月挤压结合而成的。这些冰层记录了火星气候的变迁史。此外天文学家还发现,在这些观测点附近,陨石坑的数量非常少。这又表明这些冰形成的年代不会太古老,距今可能只有百万年左右。

尽管巨型冰层的形成速度,在地质学的尺度上相对较快,但每当火星的夏季来临,它们仍然会发生消融和退缩。在一处峭壁,科研人员发现仅过了三个火星年,就有多个直径数米的石块摆脱了冰层的束缚,滚落到了谷底。研究人员据此推算,冰层在水平方向上的退缩速度大约是每年几毫米。导致冰层消失的原因可能就是火星稀薄的大气。火星上的气压极低,水冰暴露在空气中,在很低的温度下也会升华。

这一发现证明了天文学家之前的一个猜想,即火星上不但存在着水冰,而且它们的存在是一个普遍现象。未来人类若是登陆火星,这些纯水是可以加以利用的。但在此之前,我们还需要知道得更多。

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