當前位置:首頁 > 新聞動態 > 科研動態

空間中心科研人員在火星早期宜居氣候方面取得新進展

文章來源: | 發布時間:2021-03-17 | 【打印】【關閉】

  火星早期的氣候是溫暖潮濕還是寒冷干旱一直是行星科學中尚未解決的關鍵科學問題之一。火星表面廣泛分布的含水礦物和水流地貌顯示火星早期存在長期的暖濕氣候,然而氣候模型卻認為火星早期可能長期處于干冷。研究火星上廣泛分布的蜿蜒脊狀地貌特征及含水礦物分布可以為理解這個關鍵科學問題提供重要的支撐。 

 

1:a)由CTX生成的DEM圖像,圖中可明顯看到彎曲的平行脊。(b)與a相同范圍的CTX地貌背景圖。 

  中科院國家空間科學中心的劉洋研究員團隊研究了位于火星南北分界的坦佩高地東側的脊狀地形(圖1),利用CTXHiRISECRISM等火星軌道遙感數據對該地貌及礦物信息進行了詳細的分析。研究發現,在脊的周圍發現有倒轉撞擊坑和表面相對平滑的地貌單元,分別說明了該區域經歷過很強烈的侵蝕作用以及發生過表面重塑事件。脊狀地貌區域的CRISM光譜數據顯示了在1.4μm1.9μm2.31μm有吸收峰出現,這與含鎂蒙皂石的實驗室光譜較為符合,該礦物主要分布在南側脊的兩側斜坡上,也零星分布在脊的周邊區域,而在北側脊并沒有該礦物的光譜吸收峰出現(圖2)。 

 

2:aCTX覆蓋CRISM含水礦物參數圖,藍色和紫色代表含水礦物,根據南側脊寬度變化分為Zone12,紅色箭頭代表脊周圍零星分布的含水礦物。(b)由HiRISE生成的DEM圖像,含水礦物分布在脊兩側,橙色三角代表圖3c, d, e的視角方向,10倍垂直放大。(cCRISM光譜與實驗室礦物標準光譜比對。 

  通過對脊狀地貌的幾種形成機制進行對比后,我們發現倒轉河道帶更能解釋我們觀察到的地貌特征。如脊斜坡及周圍地形的層狀粘土礦物、高度不一的雙脊地形、侵蝕強烈的地貌背景等都支持我們的解譯 (圖3)。 

 

3: a)一條活躍的河流流經火星表面。(b)洪泛平原形成沉積,物質開始遷移。(c)河道帶開始被侵蝕挖掘(黑色圓圈代表撞擊坑),原始河道消失。(d)在后期長時間的風化侵蝕作用下,河道帶形成了寬度不定的脊狀地貌。 

  我們在該區域發現的脊狀地貌揭示了火星北部古海洋海岸線附近復雜的河流和侵蝕活動歷史。脊狀地形的年齡上限在中諾亞紀,且其分布在可能代表了火星北部古海洋存在的二分性邊界處。通過撞擊坑定年我們得出脊的形成年代不晚于36億年的早西方紀,結合在脊兩側發現的約20m厚的層狀粘土礦物,代表了在早西方紀之前有一個約數萬年的活躍水流活動時期。火星在諾亞紀到早西方紀時期的氣候是溫暖潮濕還是寒冷干旱的問題一直還存在爭議,如果火星早期如氣候模型預測的是寒冷干旱的,那么形成該區域的倒轉河道帶則暗示了可能由火山噴發、隕石撞擊或自轉傾角改變而導致的間歇但持續變暖的氣候事件。該成果發表于地球與行星科學領域權威期刊 Earth and Planetary Science Letters 

  論文信息:Zhenghao Liu, Yang Liu*, Lu Pan, Jiannan Zhao, Edwin S. Kite, Yuchun Wu, Yongliao Zou (2021), Inverted channel belts and floodplain clays to the East of Tempe Terra, Mars: Implications for persistent fluvial activity on early Mars, Earth and Planetary Science Letters, 562, https://doi.org/10.1016/j.epsl.2021.116854

 

彩神app-彩神欢迎您