没有水和生命,火星上的地质是由风驱动的

在地球上,我们都知道是什么改变了我们的景观:水蚀和风蚀、构造活动和火山活动。 今天在火星上,风驱动的侵蚀正在努力工作。 风是无处不在的无情雕塑家。 而且,它可能创造了行星科学家和天体生物学家寻找今天原始火星生命痕迹的地方。

火星风的工作

自从火星失水后,温和的风蚀力量改变了火星表面并影响了它的地质。 这是由宇航员和行星科学家杰西卡沃特金斯和加州理工学院教授约翰格罗辛格领导的一组行星科学家的结论。 Watkins 在 Grotzinger 担任博士后,并且是描述他们团队工作的论文的第一作者。 (事实证明,她在国际空间站期间审查了论文的最终版本。)

“这篇论文描述了在火星上一系列沉积岩中发现的不整合,”她说,描述了岩石序列之间沉积时间的不连续性或中断。 “在这种情况下,它将记录盖尔火山口存在湖泊的时间的岩石与记录气候干燥得多的时间导致风成沙丘形成的上覆岩石序列分开。 这种不整合面很重要,因为它不仅记录了环境状况之间的过渡,而且还记录了较年轻的(风成的或风驱动的)岩石沉积之前较老的(湖泊或湖泊)岩石的大量侵蚀。”

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沃特金斯开始研究地球上的地貌和过程,以此来了解火星上的相同事件。 “火星在很多方面都像地球,”她说。 “我发现我们可以研究地球过程和地貌以更好地了解在火星上观察到的过程和地貌(反之亦然!),这很有趣。” 她在火星上的风成(风驱动)过程的工作导致对好奇号的发现进行了更仔细的检查。

看看火星岩石循环

格罗青格是好奇号任务的项目科学家。 那辆火星车仍在提供第一手证据,证明火星上的地质与地球上的地质非常不同。 “火星上的侵蚀工作主要是由风驱动的,风就像羽毛掸子一样,持续了数亿年甚至数十亿年,”格罗青格说。 “这与地球非常不同,例如,圣盖博山脉的极端崎岖是由雨水在相对较短的地质时期内解剖景观造成的。”

虽然火星任务的一个目标是“寻找水源”,但了解岩石循环同样至关重要。 行星科学家问,火星岩层是怎样形成的? 他们怎样改变? 是什么摧毁了他们? 在地球上,熔岩从火山特征流出,形成火成岩层。 它被风雨侵蚀并沉积为沉积岩。 水上活动是这里的一个重要角色,还有风驱动的沙子和岩石沉积物。

最后,来自下方的构造活动将岩层向上推(或下落)。 构造板块可以相互滑动,导致大陆分裂或碰撞。 这一过程造就了喜马拉雅山脉并帮助抬高了落基山脉。 然后,侵蚀接管并移动岩石碎片。

如今,火星没有这种活动。 当然,它曾经有活火山,用熔岩覆盖土地。 您只需查看 Tharsis Bulge 即可了解熔岩的堆积怎样影响该区域。 而且,我们都知道火星有水。 全世界都有证据证明这一点。 但是,没有构造板块滑动和滑动导致火星地震和地表改变事件。 那么,在过去数十亿年没有流水造成侵蚀的情况下,还有什么能改变火星地貌呢? 答案似乎是:风蚀。

风中的线索

现在,你可能会认为火星上没有足够的大气压力或体积来引起大风侵蚀风。 嗯,这是真的,有点。 但是,风蚀的影响是存在的。 你只需要仔细寻找它。 而且,这就是 Watkins、Grotzinger 和其他同事所做的。 他们研究了好奇号在盖尔陨石坑的观测以寻找线索。

风是否会沉积一些好奇号在盖尔陨石坑中看到的特征?
这张由高分辨率成像科学实验 (HiRISE) 相机拍摄的图像显示了火星上“默里组”内不同的色调和亮度交替带。 像这样的露头在整个地层中很常见,尽管条带的起源是未知的。 这些带可能代表了在 Murray 组沉积物沉积期间或之后发生的含水过程。 图片来源:NASA/JPL-Caltech

盖尔陨石坑是火星上一个直径 60 公里的干涸湖床。 当它穿过陨石坑时,好奇号火星车追踪了默里组。 这是一层300米厚的层状泥岩,以已故的布鲁斯·默里命名。 他是加州理工学院行星科学教授和喷气推进实验室前负责人。 泥岩由其上层压缩的细粒泥浆形成。 一些顶层相对不受风蚀的影响。 然而,在其他地方,风会侵蚀顶层。 还有一些地区看起来像穿越该地区的古老沙丘。 当他们移动时,他们沉积了一层层的沙子,所有的沙子都是由风的作用所驱动的。

“盖尔陨石坑是一个壮观的地方,您可以在其中记录多个侵蚀周期,”格罗青格说。 “所有这些都有助于我们了解火星的整体运作方式,并将告知科学家解释毅力号火星车的观测结果。”

风蚀、沉积岩和生命

因此,似乎风蚀——即使是我们在火星上看到的温和风格,也可以在火星表面产生巨大的变化。 水在地球上揭示了岩石层,而风在火星上揭示了它。 盖尔陨石坑因侵蚀引起的景观变化的发现可能是火星其他地方发生类似变化的线索。 好奇号和毅力号的数据让宇航员沃特金斯和格罗青格等行星科学家重新审视了岩石表面的形成过程,并可能保存了古代生命的证据。

在地球上,风驱动的沙子和岩石颗粒的侵蚀和沉积保留了我们原始生物圈的例子。 如果同样的事情发生在任何可能的早期火星生命中,那么这颗红色星球上的风驱动沉积岩可能被证明是火星生物特征的宝库。

在 2022 年 8 月与学生的问答中,宇航员沃特金斯提到了目前对古老湖床三角洲侵蚀沉积物的毅力任务研究。 我对 Perseverance 开始爬上的三角洲矿床感到非常兴奋,”她说。 “我认为这对我们来说真的很有启发性,希望能让我们深入了解火星的可居住性,并希望能找到古代生命的迹象。 这些三角洲矿床将是完美的地方,如果那里有这些迹象,那就是它们所在的地方。”

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