火星小溝槽的生長可能會形成「蜘蛛」地貌

原文標題：Small Troughs Growing on Mars May Become Spiders

作者：Guy Webster/Alan Fischer/Laurie Cantillo/Dwayne Brown

原文來自：NASAPosted: 2016. 12. 20

編譯：Melipal 審校：Linq（編譯版權所有，未經許可請勿轉載）

在數個火星年裡，由侵蝕、成長並分叉的溝槽可能就是火星「蜘蛛」這種較大地貌的幼年版，而蜘蛛是僅在火星南極區域可見的徑向分布網路結構。

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這張動畫是由NASA的火星勘測軌道飛行器HiRISE儀器拍攝的三張照片合成的，展示了在3個火星年的時間裡，二氧化碳的解凍過程塑造了分支眾多的溝槽網路。這一過程可能還會產生較大的徑向分布溝渠地貌，也就是火星「蜘蛛」。大圖與說明文字請點擊（圖片提供：NASA/JPL-Caltech/Arizona State University）

研究者使用NASA的火星勘測軌道飛行器（MRO）報告了火星上兩個春季之間對溝渠累積式增長的第一次探測，這些溝渠成因是同樣的二氧化碳解凍過程，據信會形成蜘蛛狀的地貌。

蜘蛛地貌的尺度從數十到數百碼（米）不等。多條渠道通常匯聚在同一個中央凹坑中，類似於一隻蜘蛛的腿和身軀。在過去的10年里，研究者徒勞地使用MRO的高解析度成像科學實驗儀器（HiRISE）來觀察它們一年又一年的變化。

來自科羅拉多大學玻爾得（Boulder）分校的加那·波特揚季納（Ganna Portyankina）說：「我們是第一次看到了這些較小的結構如何一年又一年地倖存又延伸的，這就是較大的蜘蛛的起源方式。它們位於沙丘區域，因此我們也不知道它們究竟會繼續長大，還是會消失於移動的沙海之下。」

沙丘看上去是嬰兒蜘蛛形成的一個因素，不過可能也會讓很多蜘蛛地貌無法保持所需的數個世紀，並轉變為全尺度的蜘蛛。根據觀測到的小型溝渠活躍增長的速率推斷，塑造一處典型的蜘蛛地貌所需的侵蝕需要1000火星年的時間。這是波特揚季納與合作者最近在《伊卡魯斯》雜誌上發表的一篇論文中給出的估計結果。1個火星年約合1.9個地球年。

這5張NASA的火星勘測軌道飛行器HiRISE照相機拍攝的照片展示了尺度逐漸增大、複雜性逐漸提高的不同火星地貌，據信它們都是季節性的二氧化碳冰解凍的結果，這種冰在冬季覆蓋著火星南極附近遼闊的區域。大圖與說明文字請點擊（圖片提供：NASA/JPL-Caltech/Arizona State University）

論文的合作者、來自亞利桑那州圖森市（Tucson）行星科學研究所的卡蒂斯·漢森（Candice Hansen）說：「火星上的很多區域看上去像是將植被剝離掉的猶他州，不過『蜘蛛』卻是火星上獨有的地貌。」

二氧化碳冰更著名的名稱是「乾冰」，它在地球上並不會自然出現。在火星上，乾冰層在冬季覆蓋著南北極附近的地表，這其中就包括擁有蜘蛛狀地貌的南極地區。每到春天，這些區域就會顯露出暗色的扇形結構。

來自科羅拉多州玻爾得市空間科學研究所的休·基弗（Hugh Kieffer）在2007年考慮了這些因素，推測出了將它們聯繫起來的過程：春季的陽光穿過了冰層，溫暖了下方的地表，讓冰層底部的一些二氧化碳解凍成了氣體。被束縛的氣體積累的壓力最終在冰層中形成了裂隙，讓氣體噴發而出，而冰層之下的氣體朝裂口涌去，揚起了沙粒和塵埃。這一過程侵蝕了地表，還供應了裹挾著顆粒的間歇泉。最終顆粒沿下風向落回地表，看上去就形成了暗色的春季扇形。

這一解釋已經被人廣泛接受，但是人們還是沒有確切地看到最終能形成蜘蛛形態的地表侵蝕過程。6年前，研究者使用HiRISE的觀測報告稱，在火星北極附近氣體噴發點附近的小型犁溝沉積下了春季扇形。然而這些位於最北部的犁溝在不到一年的時間裡消失了，看上去是被沙粒所充斥。

在南極附近新發現的犁溝也位於春季扇形的出現地。到現在為止，它們只存在成長了3個火星年，不過隨著它們的延伸，已經形成了分支。分支狀的結構與蜘蛛地貌很類似。

波特揚季納說：「在南半球我們看到這些枝狀（有分支的）溝槽的地方存在著沙丘，但是在這個區域，沙粒的數量要比北極周圍更少。我認為，沙粒剛剛開始在地表塑造溝渠的過程。」

沙粒之下存在著較硬的地表。蜘蛛結構的形成條件可能是要保證地表足夠柔軟，可以被沙粒雕琢，但是也不能過於疏鬆，否則沙子就要像北極那樣將溝渠填滿了。新的研究為二氧化碳以地下的方式塑造火星地貌的過程提供了線索。

MRO於2006年開始環繞火星。來自加州帕薩迪那（Pasadena）NASA噴氣推進實驗室的MRO代理任務科學家萊斯利·坦帕里（Leslie Tamppari）說：「極高解析度成像與探測器的長壽命結合起來，讓我們得以調研火星上活躍的過程，它們可能會在數季度或數年的時間裡產生可探測的變化。我們因火星的動態變化程度而感到震驚。」