火星表面溝壑可能並非流水形成與溫度高低變化有關聯

火星表面同一塊區域。上圖為火星勘測軌道器（MRO）搭載的「高解析度成像科學實驗」（HiRISE）拍攝的可見光圖像，下圖為疊加了「緊湊型勘測成像光譜儀」（CRISM）光譜數據的同一區域圖像

北京時間8月10日消息，火星上那些縱橫交錯的溝壑讓人很難不聯想到地球上流水沖刷的溝渠痕迹，這也是很多科學家所抱有的想法。然而，令人意外的是，近日一項對火星地表圖像進行的詳細分析卻得到了不同的結果，研究人員認為火星上這些溝壑的形成很可能與液體的沖刷並無關聯。

在美國宇航局的火星勘測軌道器（MRO）拍攝的圖像中，火星表面呈現出一種粉色、紫色、藍色和綠色的色彩組合。這些不同的顏色所代表的是該地區不同的地表化學物質成分，可以看到這些地區也存在很多脈絡一般分布的溝壑。

主流科學界認為火星地表的這些溝壑成因與地球上的同類溝壑成因是一致的，一般都與液態水的沖刷過程有關。然而根據美國宇航局日前發表的聲明，這項新的成分地圖獲得的證據卻顯示，在這一擁有超過100條溝壑的地區，並不存在明顯的「與液態水或其副產品」相關聯的線索或證據。

在涉及火星地表溝壑的成因方面，科學家們有幾種可能的理論。基於這些理論，科學家們將能夠了解與較近地質歷史時期內火星地質歷史相關的一些信息。首先，這些溝壑在火星表面屬於常見而廣泛分布的類型，大部分分布在火星南北緯30~50度之間的緯度範圍內，並且常常出現在面朝兩極的斜坡上。

在美國宇航局此次公布的這份聲明中，這項研究的第一作者，美國約翰·霍普金斯大學應用物理實驗室（APL）的喬治·努涅茲（Jorge Nú?ez）指出，先前由MRO探測器搭載的強大的高清相機「高解析度成像科學實驗」（HiRISE）拍攝的圖像上已經證實這些溝壑地貌存在的季節性變化。

地物所表現出的季節性變化，不管其具體成因究竟是什麼，我們至少可以判斷它與溫度的高低變化之間存在著某種關聯性——比如水的融化和凝固。一個典型案例就是此前在火星上發現的「季節性斜坡紋線」（RSL），很有可能就與火星淺地表下的高鹽度液態水體的季節性融化有關。

在此之前，大部分研究人員認為火星上的溝壑成因與這些「季節性斜坡紋線」的成因是一致 的，然而努涅茲卻對此持有不同看法。他指出，「高解析度成像科學實驗」相機拍攝到的一些溝壑地貌呈現出的季節性變化，其背後主要起作用的機制其實是二氧化 碳霜凍的凝結和升華。事實上，對於火星上溝壑成因可能與液態水活動並無關聯的證據在近年來正越來越多地被研究人員提出來，比如在2014年的一篇論文，以及另一篇更早的，發表於2010年的一篇論文。

為了弄清真相，科學家們必須對這些溝壑內沉積的礦物成分進行識別和分析。

努涅茲表示：「在地球和火星上，我們知道都有層狀硅酸鹽的存在，或者你也可以通俗地稱之為粘土，除此之外還有其他一些被認為與液態水有關聯的含水礦物。」

由於不同的化學元素對光子的吸收效應存在差異，因此有可能通過一種被稱為「光譜儀」的設備對地面上的化學成分進行遠程識別。於是，研究人員將注意力轉向火星勘測軌道器（MRO）上搭載的另外一台科學載荷——「緊湊型勘測成像光譜儀」（CRISM）。與HiRISE主要獲取可見光波段圖像不同，CRISM能夠獲得火星地面的光譜數據，從而反演火星地表元素成分分布，進而了解火星地表溝壑內部及其附近地區的礦物組成情況。

努涅茲說：「在我們的研究中發現，在大部分的溝壑內部都沒有觀察到粘土或者其他含水礦物 的存在。」他指出，在少量的確被觀察到存在粘土的區域，那裡的粘土礦物也基本都存在於那些非常古老的，由於溝壑的出現而裸露在外的地層之中，而非存在於可 能和流水有關的溝壑底部。他說：「這些溝壑是在火星地表上被『切割』出來的，這種切割將數十億年前存在於火星地表上粘土礦物暴露了出來。當時，火星上曾經 有更為穩定的液態水存在。」

不過，需要嚴謹指出的是，這項新的研究並未斷言二氧化碳冰霜就是形成火星地表這些溝壑的元兇，而只是為支持這一說法的理論模型提供了更多的證據。有關這項研究的相關論文已經發表於雜誌《地球物理學報》。（晨風）

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