冰川在古代火星上流动,但缓慢

根据地球物理研究快报的一项新研究,由于火星独特的条件,其古老的冰川可能流动非常缓慢。 今天,这颗红色星球上存在一系列冰特征。 图片来源:NASA/JPL-CalTech/亚利桑那大学

冰川的重量和磨削运动在地球表面雕刻出独特的山谷和峡湾。 由于火星缺乏类似的景观,研究人员认为这颗红色星球上的古老冰块一定已经被牢固地冻结在地面上。 新的研究表明,它们并没有被卡在原地,只是移动得非常缓慢。

运动是冰川定义的一部分。 在地球上,融水聚集在冰川和冰盖下方,润滑这些冰河的下坡滑坡。 这项新研究模拟了火星的低重力将怎样影响冰盖滑动速度与冰下水怎样排出之间的反馈,发现冰下通道可能会形成并持续存在。 快速排水会增加岩石和冰的界面处的摩擦。

这意味着火星上的冰盖可能会以极慢的速度移动并侵蚀它们下面的地面,即使水在冰下积聚,作者说。 这项新研究发表在《地球物理研究快报》上。

“冰是令人难以置信的非线性。与冰川运动、冰川排水和冰川侵蚀有关的反馈将导致与地球和火星上前冰盖下存在水相关的根本不同的景观,”行星科学家 Anna Grau Galofre 说。 Labétologie et Géosciences (LPG/ CNRS/ Nantes Université/ Le Mans Université/ Universtié d’Angers) 是这项新研究的主要作者,她是在亚利桑那州立大学做博士后时进行的。

Grau Galofre 说,虽然火星没有明显的 U 形山谷来标记地球的冰川景观,但研究人员发现了其他地质痕迹,表明火星过去存在类似冰川的冰块,包括称为 eskers 的砾石脊和潜在的冰下通道。


Axel Heiberg 岛(加拿大北极群岛)的冰川景观展示了典型(冰川)和非典型(冰下通道,右下)冰川景观。 学分:A. Grau Galofre

“在地球上,你会看到鼓形、线条、冲刷痕迹和冰碛,而在火星上,你会倾向于在具有完全相同特征的冰盖下获得通道和 esker 山脊,”Grau Galofre 说。

Grau Galofre 和她的合著者对地球和火星上具有相同厚度、温度和冰下水可用性的两个等效冰盖的动力学进行了建模。 他们调整了描述地球冰盖下积水排水的现有物理框架,再加上冰运动动力学,以模拟火星条件,并了解冰下排水系统是否会演变为高效或低效排水配置,以及这种配置会产生什么影响关于冰川滑动速度和侵蚀。

“从存在地表液态水、广泛冰盖和火山活动的早期火星进入火星目前所在的全球冰冻圈,冰块和基础水之间的相互作用一定发生在某个时候,”格劳·加洛弗雷说。 “很难相信在 40 亿年的行星历史中,火星从来没有发展出有冰下水存在的冰盖生长条件,因为它是一个水量丰富、地形变化大、两种液体都存在的行星。冰冻的水,火山活动, [and is] 距离太阳比地球更远。”

这项建模工作的结果表明,冰川冰块怎样在火星上比地球更有效地排出其基础融水,从而在很大程度上阻止了冰盖底部的任何润滑,这将导致快速滑动速度和增强冰川侵蚀。 事实上,根据这项研究,在地球上发现的典型线状地貌在火星上没有时间发展。

这组作者说,这项工作还对火星上可能存在的古代生命形式的生存产生了影响。 冰盖可以为任何冰下水体(如湖泊)提供稳定的水源、保护和稳定性,在没有磁场的情况下遮挡太阳辐射,并防止极端温度变化。