【博科园-科学科普】到2016年火星成为了不少于8个机器人任务的永久居住地，这是一个由轨道器、漫游者和登陆者组成的组合。在对火星大气和火星表面的广泛研究中科学家们已经学到了很多关于火星历史和演化的知识。特别是发现了大量的证据表明火星曾经有过流动的水。
火星有水的概念图。图片：ESO/M. Kornmesser
德克萨斯大学奥斯汀分校(University of Texas at Austin)最近的一项研究结果显示，研究人员在那里发表了一项研究，详细研究了火星上的水是如何沉积在火星的“Aeolis Dorsa”地区的。根据他们的研究这个区域包含了大量的沉积矿床，作为火星的历史记录，记录了随着时间的推移水基侵蚀所产生的影响。
这项名为“火星山谷的河流地层学”的研究，最近在科学杂志《地球科学》上发表。由美国得克萨斯州奥斯汀分校的杰克逊地球科学学院的地质学家本杰明d卡德纳斯(Benjamin d . Cardenas)领导的研究小组对Aeolis Dorsa地区的卫星数据进行了研究，以研究沉积层的结构。
在火星上的Aeolis Quadrangle(mc - 23)的MOLA地形图。图片：USGS
多年来Aeolis Dorsa一直对科学家感兴趣，因为它包含了火星上最密集的沉积层，这些沉积层是由流动的水(aka)沉积的沉积物。这些沉积物从轨道上可见，因为它们经历了一种被称为“地形倒置”的过程——它由填满低河道的沉积物构成，然后被挖掘以创造出被切割的山谷。
根据定义被切割的山谷是由“河流”侵蚀产生的地形低点，即与河流或河堤有关。在地球上，这些山谷通常是由海平面上升引起的，然后由于海平面的下降而沉积下来。随着海平面上升水向内陆移动，山谷被从景观中切割出来;而随着海平面的下降，它们体内的海水沉淀着沉淀物。
根据这项研究这一过程为地球物理学家和行星科学家创造了一个机会，来观察火星的地质记录在三维空间和远距离的情况下。沉积岩一般记录下它们所沉积的环境的信息。河流沉积物特别记录了河流横向移动的信息，以及它们垂直排列的方式，以及随着时间的推移这些东西是如何变化的。
这条虚线的白色箭头指向弯曲的地层，记录点杆的生长和河流的迁移，而黑色的箭头显示的是地形倒置的河流沉积物。黑色箭头)。图片：hou.usra.edu
在地球上沉积岩的静力学(即沉积岩层的顺序和位置)已经被地质学家们利用了好几代，以限制几十亿年前地球上的条件。在最近的历史上关于沉积层的研究已经被用来限制其他行星体(如火星)在数十亿年前的环境条件。
然而这些研究大多产生了无法在分表尺度上解决沉积包装的数据。相反卫星图像被用来定义大规模的地层关系，例如过去水道的沉积模式。换句话说这些研究的重点是对火星上过去的水的存在的分类，而不是从那以后发生的。
正如卡德纳斯所指出他和他的团队采取了一种不同的方法，认为火星在过去的35亿年间经历了变化。他对此的解释是：有这样一个假设，火星表面的很多地方与35亿年前并没有什么不同。”努力证明在研究区域Aeolis Dorsa的现代表面是埋葬、挖掘和不相等侵蚀的结果，不能假定现代表面代表了古代的表面。试图展示我们今天所看到的，今天所能测量的特征，是河流的沉积沉积，而不是真正的河流。当开始对你的观察做出解释时，这是非常重要的，而且它经常是一个缺失的点。
基于欧洲航天局的火星快车拍摄的图像，透视的视角。勒尔·瓦勒斯(Reull Vallis)是一种类似河流的结构，据信是在遥远的火星过去流动的时候形成的。图片： ESA/DLR/FU Berlin (G. Neukum)
为了他们的研究，Cardenas和他的团队使用了由背景照相机(CTX)拍摄的高分辨率图像和地形数据，以及火星勘测轨道飞行器(MRO)上的高分辨率成像科学实验(HiRISE)。然后这些数据与成像仪和光谱仪(ISIS)的集成软件结合在一起，这是美国地质调查局(USGS)和美国国家航空航天局(NASA)的艾姆斯(Ames)立体声管道使用的数字图像处理软件包。
这些图像被处理成高分辨率的地形数据和数字高程模型(dem)与火星全球测量师(MSG)上的火星轨道激光高度计(MOLA)仪器的数据进行比较。最终的结果是一系列的民主党，他们的决议比以前的任何决议都要高得多。
对于所有这些，卡德纳斯和他的同事们能够识别出河流沉积物中堆积的模式，记录了沉积风格的变化，并提出了他们创造的机制。此外该团队还引入了一种全新的方法来测量河流的流向，这些河流使得这些沉积物能够在过去的几十亿年里看到景观的变化。
研究表明火星上有一个巨大的水体，35亿年前这一水体的体积增加，体积减小使得河流沉积有时间来调整样式。这更符合气候变化的减缓，更不符合灾难性的水文事件。Aeolis Dorsa被定位在火星上一个古老的北方海洋的假设海岸线上。在Aeolis Dorsa找到海岸河流的沉积物很有趣，但它并没有帮助我们限制水体(湖泊、海洋等)的大小。
Nanedi Valles一个大约800公里的山谷，是由地下水外流引起的。图片：ESA/DLR/FU Berlin (G. Neukum)
从本质上讲卡德纳斯和他的同事得出的结论是与地球相似，在一个巨大的水体中，水位不断下降和水位上升，迫使他们研究区域的古山谷形成。在某种程度上，这与今天地球上发生的情况相似，在沿海地区形成的河流受到了一个巨大的下游水体水位变化的强烈影响。
在一段时间里火星表面已经死亡，它的特征被时间冻结了，这已经成为了一种必然的结论。但是正如这项研究所表明的那样，由于它失去了大气层和地表水，所以景观发生了巨大的变化。这些发现无疑将成为人们关注的主题，因为我们正接近于在火星表面建立一个载人飞行任务。
参考：GSA，GeoScienceWorld
作者：Matt Williams
来自：Universe Today
编译：中子星
审校：博科园
