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研究火星地貌结构中的碎屑流后 天文学家在对火星液态水的存在有了新见解
cnBeta / 时间:2024-03-28 09:37:35

今日头条3月26日讯:研究将火星上水的存在进一步推向了过去,火星表面存在液态水的时间可能比以前想象的要短。以前认为完全由液态水形成的沟壑地貌,也可以由蒸发的二氧化碳冰作用形成。这是乌得勒支大学行星研究员 Lonneke Roelofs 的一项新研究得出的结论。"这从总体上影响了我们对火星上水的看法,从而影响了我们对火星生命的探索"。研究结果发表在《 通讯地球与环境》 (Communications Earth and Environment)杂志上 。

"火星大气中 95% 都是二氧化碳,"Lonneke Roelofs 解释说。"在冬天,气温会降到零下120摄氏度以下,这足以让大气中的二氧化碳结冰"。

在冷冻过程中,二氧化碳气体 可以直接变成二氧化碳冰 ,而跳过液相。这个过程类似于地球上的霜冻,水蒸气形成冰晶,给大地铺上一层白色的薄膜。春季气温较高,加上火星大气稀薄,二氧化碳冰会直接蒸发回气体,再次跳过液相。

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火星上沟壑地貌的卫星图像,由火星勘测轨道飞行器上的 HiRISE(高分辨率成像实验)相机拍摄。沟壑两侧可见白色的二氧化碳冰。图片来源:NASA/JPL-加州理工学院/亚利桑那州立大学

"我们称之为'升华'。由于火星气压低,这个过程极具爆炸性。产生的气压将沉积物颗粒推开,导致物质流动,类似于地球上山区的碎屑流。即使在没有水的情况下,这些流动也能重塑火星地貌,我的研究结果表明,火星上存在生命的几率比以前想象的要小。"

长期以来,科学家们一直假设二氧化碳冰 可能是这些火星地貌结构背后的驱动力。"但这些假设主要基于模型或卫星研究,"Roelofs 解释说。"通过在所谓的'火星舱'中进行实验,我们能够模拟火星条件下的这一过程。利用这种专门的实验设备,我们可以直接亲眼研究这一过程。我们甚至观察到,在火星条件下,由二氧化碳冰驱动的碎屑流的流动效率与地球上由水驱动的碎屑流一样高"。

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Lonneke Roelofs 在英国米尔顿凯恩斯开放大学的火星舱旁。图片来源:乌得勒支大学

"我们确信火星表面曾经有水。这项研究并不能证明这一点,"Roelofs说。"但是,生命的出现很可能需要一个存在液态水的漫长时期。以前,我们认为这些地貌结构是由水驱动的碎屑流形成的,因为它们与地球上的碎屑流系统相似。我的研究现在表明,除了以水为动力的碎屑流之外,冰冻二氧化碳的升华也可以成为这些火星沟壑地貌形成背后的驱动力。这将火星上水的存在推向了更久远的过去,使得火星上出现生命的几率变小。这使得我们比想象中更加独特。"

但是,是什么让人们对 3.3 亿公里外的风景感兴趣呢?"火星是我们最近的邻居。它是唯一一颗接近太阳系'绿色区域'的岩石行星。该区域距离太阳足够远,可以存在液态水,这是生命存在的先决条件。因此,我们有可能在火星上找到关于生命如何发展的答案,包括潜在的地外生命。

"此外,研究其他星球上景观结构的形成是我们跳出地球环境的一种方式。你可以提出不同的问题,从而对地球上的过程有新的认识。例如,我们在地球上也能观察到火山周围火成碎屑流中气体驱动的碎屑流过程。因此,这项研究有助于更好地了解陆地火山灾害。"

编译自:ScitechDaily