火星表面由满溢的火山口快速而猛烈的洪水形成

彩色地形图显示了火星上的河谷。卢瓦尔河谷出口峡谷(白线)由巴拉那盆地的一个湖泊溢出形成(用白色勾勒)。黑线表示的是由湖泊溢出以外的其他过程形成的其他河谷。背景是彩色的火星轨道飞行器激光高度计导出的地形在热辐射成像系统图像马赛克。图像直径约650公里。归功于nasa / gsfc / JPL asu

在地球上,河流侵蚀通常是一个缓慢的过程。

但是在Mars上,来自得克萨斯大学奥斯汀分校的研究人员领导的一项最新研究表明,从火山口溢出的湖泊造成的大规模洪水在塑造火星表面、雕刻深深的裂缝和移动大量沉积物方面有着极其重要的作用。

9月29日发表在《自然》杂志上的这项研究发现,洪水可能只持续了几周,其侵蚀的沉积物足以完全填满苏必利尔湖和安大略湖。

“如果我们思考一下古代火星上的沉积物是如何在地貌上移动的,那么湖泊决口的洪水在全球范围内是一个非常重要的过程,”该研究的主要作者、德克萨斯大学杰克逊地球科学学院的助理教授蒂姆·古吉(Tim Goudge)说。“这是一个有点令人惊讶的结果,因为长期以来,人们一直认为它们是一次性的异常现象。”

数十亿年前,火星表面有液态水时,火山口湖在火星上很常见。有些陨石坑可以容纳相当于一小片海洋的水。但是当水太多而无法容纳时,它会冲破火山口的边缘,造成灾难性的洪水,并在其后面雕刻出河谷。由Goudge领导的2019年研究确定,这些事件发生得很快。

由环绕火星运行的卫星拍摄的遥感图像使科学家能够研究火星陨石坑湖泊破裂的遗迹。然而,Goudge说,火山口湖及其河谷大多是单独研究的。这是第一项调查火星表面262个裂口湖泊是如何形成整个火星表面的研究。

这项研究需要对火星上现有的河谷目录进行回顾,并将河谷分为两类:从火山口边缘开始形成的山谷,这表明它们是在湖泊决口洪水期间形成的;以及在地貌的其他地方形成的山谷,这表明随着时间的推移,山谷的形成更加缓慢。

从那时起,科学家们比较了深度、长度和体积的不同谷类型,发现河谷形成的火山口湖违反穿孔远高于他们的体重,侵蚀了近四分之一的红色星球的河谷卷,尽管只有3%的谷总长度。

行星科学研究所的研究科学家、该研究的合著者亚历山大·摩根说:“这种差异是由于出口峡谷比 的其他峡谷要深得多。”

决口河谷的平均深度为559英尺(170.5米),是随着时间推移逐渐形成的其他河谷的两倍多,这些河谷的平均深度约为254英尺(77.5米)。

此外,尽管这些裂缝出现在地质瞬间,但它们可能对周围的景观产生了持久的影响。研究表明,这些裂口冲刷的峡谷很深,可能影响了附近其他河谷的形成。作者说,这是一种可能的替代解释,独特的火星河谷地形通常归因于气候。

这项研究表明,裂口湖河谷在火星表面的形成中起着重要作用,但古奇说,这也是一个教训。地球的地质条件抹去了大部分陨石坑,在大多数情况下,河流侵蚀是一个缓慢而稳定的过程。但这并不意味着它在其他世界也会如此。

Goudge说:“当你把(陨石坑)装满水时,会释放出大量储存的能量。”。“在这种情况下,火星可能比地球更容易受到灾难的影响,这是有道理的。”

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该研究的其他合著者是杰克逊学院博士后研究员盖亚·斯图基·德奎伊和美国宇航局马歇尔航天飞行中心的行星科学家卡莱布·法塞特。

NASA资助了这项研究。

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