在火星赤道地表下发现埋藏着约2英里厚的冰层

发布单位:台北市立天文科学教育馆

  欧洲太空总署(ESA)的火星快车号太空探测船,近期在火星赤道下方的地底,发现了迄今为止范围广最大,含量最多的冰层。这些水冰以尘埃冰的形态层层堆积形成沉积物,厚度约为3.7公里(2.3英里),上方覆盖着数百公尺厚的火星乾燥尘土。冰的型态与地球上日常所见完整的水冰不同,是冰与尘土的混合物。

火星快车号所探测,在梅杜莎槽沟层内土丘地形下的冰层分布。土丘由一系列的风蚀沉积物所构成,直径约数百公里,高度约数公里,土丘下所埋藏的冰层厚度可达约3公里。This map shows the estimated amount of ice within the mounds that form the Medusae Fossae Formation (MFF) consists of a series of wind-sculpted deposits measuring hundreds of kilometers across and several kilometers high, indicating that the ice-rich deposits are up to 3000m thick. (Image credit: Planetary Science Institute/Smithsonian Institution)
图说:火星快车号所探测,在梅杜莎槽沟层内土丘地形下的冰层分布。土丘由一系列的风蚀沉积物所构成,直径约数百公里,高度约数公里,土丘下所埋藏的冰层厚度可达约3公里。图片来源:Live Science

  约15年前,火星快车号在位于赤道附近的梅杜莎槽沟层(Medusae Fossae Formation)质构造下方发现了这些沉积物,但在当时并无法确定它们的组成与成分。行星科学家们推论梅杜莎槽沟层是在过去的30亿年间,由很久以前地质活跃时期的熔岩流所形成,然后被火星火山所喷出的火山灰层层覆盖。现在的梅杜莎槽沟层则是因为覆盖着数公里厚的沉积物,而成为形成火星沙尘暴时的主要尘埃供应来源。但是,这些沉积物只是由尘土堆积形成的吗?由最新的探测结果证实,它们并不只是尘土。因为行星科学家发现这些沉积物的密度比一般由尘土堆积所形成的沉积物要低得多。经过进一步分析,证实它们其实是冰和尘土的混合物。

这张立体图是火星上名为Eumenides Dorsum的地形图,它属于梅杜莎槽沟层的一部分。梅杜莎槽沟层由一系列的风蚀沉积物所构成,位于火星高地与低地之间的边界附近,可能是火星上最大的单一尘土来源,也是分布最广泛的沉积物之一。This perspective view shows Eumenides Dorsum, part of Mars’s Medusae Fossae Formation (MFF). The MFF consists of a series of wind-sculpted deposits measuring hundreds of kilometers across and several kilometers high. Found at the boundary between Mars' highlands and lowlands, the deposits are possibly the biggest single source of dust on Mars, and one of the most extensive deposits on the planet. (Image credit: Caltech/JPL Global CTX Mosaic of Mars/Smithsonian Institution)
图说:这张立体图是火星上名为Eumenides Dorsum的地形图,它属于梅杜莎槽沟层的一部分。梅杜莎槽沟层由一系列的风蚀沉积物所构成,位于火星高地与低地之间的边界附近,可能是火星上最大的单一尘土来源,也是分布最广泛的沉积物之一。图片来源:Live Science

图为由火星快车号所探测分析,梅杜莎槽沟层内的地层剖面图。其中干燥的尘土沉积物以棕色标示,与疑似富含水冰的冰-尘土混合沉积物以水蓝色标示。隐藏在地下的冰层厚度约数公里,宽度约为数百公里。The graph shows the shape of the land and the structure of the subsurface, with the layer of dry sediments (likely dust or volcanic ash) in brown and the layer of suspected ice-rich deposits in blue. The graph shows that the ice deposit is thousands of meters high and hundreds of kilometers wide. (Image credit: CReSIS/KU/Smithsonian Institution)
图说:上图为由火星快车号所探测分析,梅杜莎槽沟层内的地层剖面图。其中干燥的尘土沉积物以棕色标示,与疑似富含水冰的冰-尘土混合沉积物以水蓝色标示。隐藏在地下的冰层厚度约数公里,宽度约为数百公里。图片来源:Live Science

  在此之前,在火星上低纬度的其他地区,陆续就有发现大量水冰的纪录,甚至还发现由古代的冰川作用所遗留下来的特殊地质构造。而会形成这种结果,是因为火星的自转轴曾经发生漂移的缘故。行星科学家在研究火星的地质历史时,发现火星的地轴倾角曾经发生过重大改变,而且过程相当混乱。目前的火星自转轴倾角约为25°。但是在过去的历史中,火星的自转轴倾角曾经发生在10°~60°之间的大幅度变化。由于在自转轴倾角大的时期,两极有时会比赤道更接近太阳。因此仅受太阳斜射的赤道地区,表面可能会形成大量的冰。之后,这些冰被层层的火山灰和尘土掩埋在地底,并残存至今。而不断变化的火星自转轴倾角也可以解释为何在约40万年前,火星地表会短暂出现液态水并冲刷出沟渠地形的原因。(编辑/台北天文馆蔡承颖)

资料来源:Live Science

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