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登陆火星,我们会看到什么?

原创 星球研究所 星球研究所 收录于论题#星球研究所:探究太空11个

↑一群国家地舆控,专心于探究极致国际

本文曾于本年4月注销

现依据最新进展修订并重发

2021年5月15日7时18分

我国火星勘探器天问一号

正式着陆火星地表

它带着的回禄号火星车

行将敞开一段全新的旅程

它们不光寄托着

我国人的星际探究愿望

还把人类持续了61年的火星探究

面向了新的高度

这些探究

现已让火星的相貌

变得逐步明晰

火星与地球简直一起诞生

形同姊妹

好像有时机成为“另一个地球”

但现在

地球朝气蓬勃、生机四射

火星却严寒枯燥、满目荒芜

成了一个近乎死去的国际

火星上

终究发生了什么?

为何变成了死去的“另一个地球”

天问一号勘探器和回禄号火星车

又将在火星探究什么?

01

磕碰年代

大约46亿年前

年幼的太阳系里

尘土微粒正在集合

很多石块、星子、行星胚胎横行无忌

结组成更大的岩石星球

原始火星

就这样诞生了

紧接着

至少44.8亿年前

另一个行星胚胎与原始火星相撞

火星的样貌从此大为改动

碰击引起了剧烈的岩浆活动

使得火星地势

南高北低

南半球以高原地势为主

地壳较厚

北半球以平原地势为主

地壳较薄

人们称之为“地壳二分性”

尔后

一系列大规划碰击事情

依然持续不休

又在南高北低的大布景上

制造出一系列巨型碰击坑

在北半球

若干个巨型碰击坑互相邻近

磕碰发生的熔岩首先在坑底冷却

然后又被泥砂石块逐步填平

融组成规划惊人的

北方大平原

其间

回禄号火星车刚刚登陆的乌托邦平原

是火星上已知的最大碰击坑

直径超越3300km

因为面积过于巨大

登陆其上的人类勘探器

简直调查不到任何“坑”的形状

只要一望无际的乱石荒漠

故而得名“平原”

而在火星南半球

大小不一的碰击坑遍及地表

看起来伤痕累累

海拉斯平原

是南半球最大的碰击坑

也是火星地表最深的碰击坑

东西长度超越2500km

南北长度超越1400km

最大深度超越7300m

简直能够“放入”整个青藏高原

这些巨型碰击坑

首要构成于大约42-37亿年前

可谓“磕碰年代”的高潮

但从距今37亿年起

巨型碰击坑根本中止发生

中小型碰击事情则替代它们

持续为火星地表增加疤痕

纵观火星的磕碰年代和随后的前史

火星上发生的碰击坑

数量和规划都非常惊人

其间

直径超越1000km的碰击坑

已有5个得到承认

直径超越1km的碰击坑

更是超越了38万个

远超地球

在地球上

人们没有发现直径超越1000km的碰击坑

即使是6500万年前

加快恐龙灭绝的希克苏鲁伯碰击事情

也仅在墨西哥湾浅海区域

留下了直径约180km的碰击坑

它是地球第二大的碰击坑

但放在火星上却毫不起眼

而地球上已知的最大碰击坑

是坐落南非的弗里德堡碰击结构

构成于20.2亿年前

原始直径仅有约300km

假如放在火星上

只能位列第三梯队

但这并不意味着

地球比火星阅历了更少的碰击事情

而是因为地球有着

更活泼的地质运动

和更频频的雨雪风霜

二者早已将很多碰击坑“磨平”

以南非的弗里德堡碰击坑为例

本来300km直径的碰击坑

在通过了20多亿年的损坏后

仅留下直径约80km的中心丘陵区

咱们已无法看出它本来的规划

咱们能在地球上得见的碰击坑

往往非常“新鲜”

而稍稍假以时日

它们相同会被快速“磨平”

正是这两种力气的强弱差异

改动了地球和火星的相貌

在火星的大部分前史中

地质运动和雨雪风霜并不活泼

不只使40多亿年前的巨型碰击坑得以幸存

更使为数众多的中小碰击坑同时保存

但这些或大或小的疤痕

只是是磕碰对火星外表的改动

愈加深远的改动

发生在火星内部

碰击发生的能量

使火星内部变得活泼反常

敞开了刻画火星的第二个年代

02

火山年代

至少40亿年前

熔岩

开端从火星地下大规划喷出

宣告了火山年代的到来

在火星的赤道邻近

不断喷射的火山

令熔岩在地表重复活动

居然构成了一个占火星外表积约25%的

巨型火山高原

塔尔西斯火山高原

四座海拔14000m以上的巨大火山

成为高原的“国家栋梁”

其间西北部的奥林匹斯山

海拔到达21229m

是太阳系中最巨大的单体火山

它们远高于地球上任何一座山峰

即使从太平洋海底算起

地球最大的超级火山夏威夷岛

其顶底落差也仅有9300米

依然相形见绌

从微观的视点

这些火山的巨大体量冠绝整个太阳系

使人类感到生疏乃至惊骇

但从微观的视点

五花八门的火星火山地貌

却又与地球的火山地貌较为相似

在火星的熔岩平原上

熔岩一边活动一边冷却

堆积出麻绳相同的外观

与地球活火山周围

一边活动一边冷却的熔岩

有着相似的外观

当熔岩的外表逐步冷却

转入地下的管道活动

还会在火星上构成

巨大的地下窟窿系统

极易崩塌成线性峡谷或接连坑洞

由此发生了蠕虫一般的坑道

或线性摆放的椭圆坑洞

广泛散布在火山四周

而在地球上

冰岛、夏威夷等地

也常见相似的火山熔岩管道

火星的火山年代

大约持续到距今30亿年前

从那之后

火山喷射变得愈加时断时续

规划也大为减小

如火星北半球的埃律西昂火山区

最近的喷射

或许发生在距今5.3万年前

但最令人称奇的并非它的年青

而是它周围相似河道的地貌

火山熔岩管道顺坡而下

向山脚的平原延伸开来

逐步具有了像河流相同弯曲的形状

像河流一般弯曲消失

好像在暗示

火星的火山年代里

还隐藏着潺潺的流水

03

流水年代

在火星诞生之初

水分子与尘土一起会聚

很多的水被“封禁”在星球内部的岩石里

在磕碰年代和火山年代

水蒸汽从岩浆中升腾出来

当温度稍稍下降

蒸汽凝结成雨

雨水第一次下降这颗星球

宣告了流水年代的到来

迄今为止

人类现已在火星上

发现了许多流水年代的什物依据

2004年

机会号火星车发现了“小蓝莓结构”

一种由含铁矿藏构成的球状结核

散落在火星碰击坑的地表

它们是火星古代地下水的创作

与美国犹他州沙漠里

散落遍地的“摩奇石球”

有着根本相同的成因

在气候湿润的时期

地下水流经地下岩层

一些溶解矿藏集合堆积

将周围的岩石颗粒粘组成结核

通过一系列化学变化后

不安稳的钙质结核

转变为较安稳的铁质结核

在岩石遭受风化损坏后散落一地

除了古代火星地下水的什物依据

2011年以来

在盖尔碰击坑里勘探的猎奇号火星车

还找到了许多古代火星地表水流的什物依据

不只要被流水打磨圆润的卵石

还有具有特别纹路的砂岩地层

一起记载了古代奔涌的河流

在地球的砂岩地层里

记载岩石身世的纹路非常常见

如丹霞地貌的砂岩山体中

常能够找到古代河流留下的纹路

就这样

人们依据对地球地貌的知道

与火星的地表现象进行比照

推表演归于火星流水年代的

溪水会聚、江河奔涌、波澜拍岸

大约40亿多年前的火星

雨水在高地会聚

通过树枝一般的溪水网络

会聚成主河道

河流威胁泥沙持续活动

在火星高地上切割出壮丽的峡谷

长度动辄到达数千千米

深度亦常有数千米

当河流流出高地

来到地势低平的平原区后

它们开端在大地上弯曲

留下复杂多变的河曲

将泥沙堆积在河道内

它们转变为岩石后

又从激烈的风化损坏进程里幸存

在地表凸显出来

九曲十八弯的外形

像极了地球上那些曲流河

河流持续活动

在一些低洼的区域会聚

构成湖泊与海洋

泥沙则在岸边堆积成三角洲

更多的三角洲

则散布在北方大平原周围

好像在暗示

一个陈旧的火星海洋

曾占有了流水年代的北半球低地

而那些大大小小的碰击坑

则成为湖泊的所在地

但不同于地球

火星的江河湖海没有持续到今日

大约25亿年前

火星的流水年代逐步完毕

液态水逐步冻住、消失

今日的火星上

流水简直不复存在

只要一些残留的水冰

散布在部分碰击坑、南北极冰盖和地下

终究发生了什么?

为什么火星

阅历了磕碰年代的动乱不安

阅历了火山年代的烈火熔炉

阅历了流水年代的奔腾不息

却终究迎来了逝世?

04

逝世年代

咱们或许能够从

地球与火星的地势差异中

获取一些头绪

在地球上

规划巨大的洋中脊和火山链

年复一年地喷薄岩浆

将地球内部的物质不断带到地表

更新地球外表的大气、水和岩石

延绵数千千米的线性山脉

在地质前史中起起落落

一起见证着地球板块运动的生生不息

但在现代火星上

人们简直找不到相似的地貌

这儿的火山散布零星

短少线性的火山链和洋中脊

就连线性的磕碰山脉也简直不存在

无法证明存在活泼的板块运动

只要坐落水手谷南边

延绵2000km的陶马斯高地

呈现出必定的线性特征

不扫除是古代火星板块磕碰的痕迹

或许在40多亿年前

火星有过时刻短的部分板块运动

但它没有持续到现代

而原因或许只是是因为

火星的身段过分娇小

在严寒浩渺的世界中

娇小的火星

既无法供给满足的放射性元素

在星球内部衰变发生热量

也难以留存磕碰年代留传的热能

内部冷却程度远甚于地球

以至于无法支撑活泼的板块运动

这一差异

改动了两颗星球后来的前史

因为短少板块运动带来的剧烈地质运动

火星的地表远不如地球这般活泼

陈旧的碰击坑得以长时间存在

穿越40多亿年的年月

留存至今

因为短少板块的横向运动

源于地幔深处的岩浆在原地喷射堆积

终究构成巨大的火星火山

而不会像地球的夏威夷火山相同

涣散成一连串的火山岛

距今约37亿年前

或许是因为火星地核温度太低

或许是因为某次碰击事情搅扰了地核

火星的全球磁场逐步消失

太阳风得以直达火星大气层

将大气分子“吹”进太空

当时刻来到距今约30亿年前

火星的巨型火山活动逐步削弱

内部物质难以来到地表

大气层和地表水逐步失掉弥补

在随后的年月里

60%以上的火星大气竟因而消失

大气益发淡薄

气压和温度双双下降

液态水冻住在南北极邻近的地表和地下

偶然提高发生的水蒸汽

也会很快被太阳风损坏带走

从火星消失

气温持续下降

就连二氧化碳也被冻住

构成厚重的“干冰”冰盖

暴风在地表吼叫

卷起江河湖海堆积的泥沙

用做糟蹋岩石的兵器

沙漠开端在火星广泛呈现

巨大的沙丘在地表延伸

火星的逝世年代

从距今25亿年前连续至今

整个星球的外表堕入沉寂

只要偶然飘过的几缕白云

和动辄席卷全球的沙尘暴

仍旧保存少许的生机

火星现已简直死去

全部从前的动乱与爆发的力气

都已被埋藏在韶光的深处

它用自己最残缺的姿势

迎来了人类的探究

05

“另一个地球”

人类的火星探究

打破了火星持续数十亿年的沉寂

跟着人类越发了解火星

并将火星的终身

与地球的终身进行比照时

才体会到地球的异乎寻常

地球有着满足大的身躯

至今仍维持着活泼的地核运动

发生出强壮的磁场

保护着大气层不受太阳风侵袭

以恰当的压力和温度

呵护着地表的全部

还有活泼的地幔运动

在超越36亿年的时刻里

维持着生生不息的板块运动

不断重塑地球的外表

它令高山起落不定

令火山喷涌不息

令江河奔腾不止

令海洋汹涌不宁

令地球成为人类无与伦比的家乡

更成为整个太阳系中

绝无仅有的蓝色宝石

是火星的暮气沉沉

衬托了地球的生机四射

是火星的黯然逝世

衬托了地球的生生不息

从某种意义上说

火星

是死去的“另一个地球”

也是人类知道地球的一面镜子

但即使阅历了61年的探究

火星依然隐藏着许多奥妙

前文所述的各种火星故事

许多还停留在科学猜测的层面

等待着人们去持续探究

持续验证

持续去伪存真

.

[2] Citron R I, Manga M, Tan E. A hybrid origin of the Martian crustal dichotomy: degree-1 convection antipodal to a giant impact[J]. Earth and Planetary Science Letters, 2018, 491: 58-66.

[3] Nimmo F, Hart S D, Korycansky D G, et al. Implications of an impact origin for the martian hemispheric dichotomy[J]. Nature, 2008, 453: 1220-1223.

[4] Irwin III R P, Watters T R. Geology of the Martian crustal dichotomy boundary: Age, modifications, and implications for modeling efforts[J]. Journal of Geophysical Research: Planets, 2010, 115.

[5] Leone G, Tackley P J, Gerya T V, et al. Three‐dimensional simulations of the southern polar giant impact hypothesis for the origin of the Martian dichotomy[J]. Geophysical research letters, 2014, 41: 8736-8743.

[6] Marinova M M, Aharonson O, Asphaug E. Mega-impact formation of the Mars hemispheric dichotomy[J]. Nature, 2008, 453: 1216-1219.

[7] Bouvier L C, Costa M M, Connelly J N, et al. Evidence for extremely rapid magma ocean crystallization and crust formation on Mars[J]. Nature, 2018, 558: 586-589.

[8] Frey H V. Impact constraints on, and a chronology for, major events in early Mars history[J]. Journal of Geophysical Research: Planets, 2006, 111.

[9] The Planetary and Space Science Centre, EARTH IMPACT DATABASE

[10] Frey H V. Impact constraints on, and a chronology for, major events in early Mars history[J]. Journal of Geophysical Research: Planets, 2006, 111.

[11] Robbins S J , Hynek B M . A new global database of Mars impact craters ≥1 km: 1. Database creation, properties, and parameters[J]. Journal of Geophysical Research Planets, 2012, 117.

[12] Therriault A M, Grieve R A F, Reimold W U. Original size of the Vredefort Structure: Implications for the geological evolution of the Witwatersrand Basin[J]. Meteoritics Planetary Science, 1997, 32: 71-77.

[13] Zimbelman J R, Garry W B, Bleacher J E, et al. Volcanism on Mars[M]//The Encyclopedia of Volcanoes. Academic Press, 2015: 717-728.

[14] Xiao L, Huang J, Christensen P R, et al. Ancient volcanism and its implication for thermal evolution of Mars[J]. Earth and Planetary Science Letters, 2012, 323: 9-18.

[15] Grott M, Baratoux D, Hauber E, et al. Long-term evolution of the Martian crust-mantle system[J]. Space Science Reviews, 2013, 174: 49-111.

[16] Orr T R, Bleacher J E, Patrick M R, et al. A sinuous tumulus over an active lava tube at Kīlauea Volcano: Evolution, analogs, and hazard forecasts[J]. Journal of Volcanology and Geothermal Research, 2015, 291: 35-48.

[17] Horvath D G, Moitra P, Hamilton C W, et al. Evidence for geologically recent explosive volcanism in Elysium Planitia, Mars[J]. arXiv preprint arXiv:2011.05956, 2020.

[18] Yoshida H, Hasegawa H, Katsuta N, et al. Fe-oxide concretions formed by interacting carbonate and acidic waters on Earth and Mars[J]. Science advances, 2018, 4: eaau0872.

[19] Matsubara Y, Howard A D, Burr D M, et al. River meandering on Earth and Mars: A comparative study of Aeolis Dorsa meanders, Mars and possible terrestrial analogs of the Usuktuk River, AK, and the Quinn River, NV[J]. Geomorphology, 2015, 240: 102-120.

[20] Di Achille G, Hynek B M. Ancient ocean on Mars supported by global distribution of deltas and valleys[J]. Nature Geoscience, 2010, 3: 459-463.

[21] Citron R I, Manga M, Hemingway D J. Timing of oceans on Mars from shoreline deformation[J]. Nature, 2018, 555: 643-646.

[22] Duran S, Coulthard T J. The Kasei Valles, Mars: a unified record of episodic channel flows and ancient ocean levels[J]. Scientific reports, 2020, 10: 1-7.

[23] Nahm A L, Schultz R A. Evaluation of the orogenic belt hypothesis for the formation of the Thaumasia Highlands, Mars[J]. Journal of Geophysical Research: Planets, 2010, 115.

[24] Stern R J, Gerya T, Tackley P J. Stagnant lid tectonics: Perspectives from silicate planets, dwarf planets, large moons, and large asteroids[J]. Geoscience Frontiers, 2018, 9: 103-119.

[25] Palin R M, Santosh M, Cao W, et al. Secular metamorphic change and the onset of plate tectonics[J]. Earth-Science Reviews, 2020: 103172.

[26] Mittelholz A, Johnson C L, Feinberg J M, et al. Timing of the martian dynamo: New constraints for a core field 4.5 and 3.7 Ga ago[J]. Science Advances, 2020, 6: eaba0513.

[27] Day M, Kocurek G. Observations of an aeolian landscape: From surface to orbit in Gale Crater[J]. Icarus, 2016, 280: 37-71.

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