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  • 火星水手谷

    水手号谷(Valles Marineris),或称为水手号峡谷、水手峡谷或水手谷,命名来自水手9号,是火星最大的峡谷,也是太阳系最大最长的峡谷。它是在1972年由水手九号宇宙飞行器发现的,长超过4000公里,深达10公里的大峡谷,其长度与纽约到洛杉矶的距离相当。

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    简介/火星水手谷 编辑

     

    水手谷水手谷

    水手号峡谷(Valles Marineris),或称为水手号峡谷、水手峡谷或水手谷,命名来自水手9号,是火星最大的峡谷,也是太阳系最大最长的峡谷。位在塔尔西斯火山高原的东侧,长3769公里、最深处7公里,成一个复杂的峡谷系统,是地壳拉张陷落而形成,可与地球的东非大裂谷相比较。水手号谷东西范围为东经267.3度至东经331.1度,即西临诺克提斯迷宫、往东进入大片混沌地形;南北范围则是南纬2.96度至南纬19.09度。

    火星地壳上这条巨大的断裂带叫做水手谷,它是在1972年由水手九号宇宙飞行器发现的。 


    形成原因/火星水手谷 编辑

    火星水手谷火星水手号峡谷

    欧洲航天局认为“这个峡谷的形成可能与附近的塔尔西斯高原(Tharsis Bulge)的形成密切相关,这座高原并未出现在这张图片上,它位于图片的左侧,是太阳系里最大的火山——奥林帕斯山的所在地。水手号峡谷峭壁上和周围高原的岩石特征,显示这里曾经历过火山活动,那些岩石是由连续的熔岩流堆积而成的。在这颗行星的前10亿年间,随着塔尔西斯高原在熔岩的推动下逐渐隆起,周围地壳不断被拉伸、撕裂,最终断裂形成巨大的水手号峡谷。”[1]

    曾经有许多关于水手号谷如何形成的理论。1970年代认为是受到水的侵蚀或冰川地区的永久冻土溶化造成的热喀斯特(thermokarst)作用。热喀斯特是比较可能的效应,但水的侵蚀作用则不太可能,因为火星表面大气压只有地球的 1% 和温度只有148~310K的状况下不太可能存在液态水;但科学家认同火星过去可能有流动的液态水。水手号谷可能是在过去由液态水侵蚀而形成。McCauley于1972年提出另一个假设是水手号谷可能是因为表面下的岩浆流失造成表面下陷而形成。约 1989年Tanaka和Golombek提出可能是由张力造成的破裂造成。

    最被认同的理论则是类似东非大裂谷的形成机制,之后再因为峭壁的山崩和侵蚀使其扩大。尼克·霍夫曼认为其中一个侵蚀物来源是诺克提斯迷宫下含二氧化碳层的解压造成。因为当固态二氧化碳因为压力降低转变成液体或气体时会以高速进入火星大气层。

    因为水手号谷被认为是大型裂谷,它的形成和塔尔西斯隆起的形成有密切关系。塔尔西斯隆起的年代是从诺亚纪(Noachian Period)到赫斯珀利亚纪(Hesperian Period)晚期分三个时期形成。塔尔西斯形成的第一个时期是火山活动和均衡隆起;但不久后火山活动加载在地壳上的某个点无法再支撑塔尔西斯增加的重量,导致大量的地堑围绕在突起的塔尔西斯隆起旁。第二个时期则是更多的火山活动和失去地壳均衡;火山活动的来源区域不再位于塔尔西斯之下,这对地壳造成了非常大的负重。最后火星地壳无法再支撑塔尔西斯和其放射状结构,形成了水手号峡谷。第三个时期则是大量火山活动和小行星撞击;已达到破裂点的地壳区域就停在当地并形成年轻的火山。塔尔西斯的火山活动是喷出非常低黏度的岩浆,形成类似夏威夷群岛的盾状火山;但这是因为火星上并无板块运动,火星上的热点只能停留在一个固定区域,形成了太阳系中最巨大的几个火山,包含奥林帕斯山[2]。火星全球探勘者号对该区域的的雷射测高资料发现该区域是位于以前的海洋地壳,这暗示在裂谷形成以后曾经发生过变质作用。

    主要分区/火星水手谷 编辑

    科普来特斯峡谷

    水手号谷全图水手号峡谷全图
    这个峡谷系统再往东是科普来特斯峡谷(Coprates Chasma),非常类似伊乌斯和提托诺恩峡谷,除了地理位置以外。科普来特斯峡谷也包含冲积物和风积物沉积物质。科普来特斯峡谷就像伊乌斯峡谷一样有多层沉积物,虽然在柯普来特斯峡谷的沉积物分层更加明显。这些沉积物的年代早于水手号峡谷系统形成以前,因此认为侵蚀和沉积作用是晚于水手号峡谷系统形成。来自火星全球探勘者号的较新资料显示这些地层的由来可能是火山造成连续山崩的崩积物一层层覆盖或者是液态水或冰的湖底,如果是湖底的话则水手号峡谷周围的峡谷可能曾经是因为侵蚀崩溃而形成的孤立湖泊。地层沉积物的其他来源可能是风吹造成,但地层状况显示风并非主要来源。同时也发现到只有上层是薄层,同时下层相当厚,这代表较低层是由大量岩石崩裂形成,较高层则是其他来源。有部分的地层可能因为山崩被转移到山谷底部,其中有一半是保持完好,但看起来像高度变形的地层,其底部会变厚或变薄,并且有多个褶皱。这个复杂的地形可能只是来自一个古老湖底被侵蚀的沉积物,并且看起来很复杂;这是因为我们是以观看地质图的方式鸟瞰,尚无足够的高程资料证实底部是否平坦。

    厄俄斯和恒河峡谷

    东方是厄俄斯峡谷(Eos Chasma)和恒河峡谷(Ganges Chasma)。厄俄斯峡谷西部的谷底主要是由因为火山或风积作用形成的沉积物受到火星风侵蚀后的被侵蚀的大量物质;其东部则是大面积的线状物和纵向条纹。一般认为是高原沉积物被流体侵蚀后搬运到当地沉积造成。恒河峡谷则是厄俄斯峡谷的一个东西走向分支峡谷。恒河峡谷的谷底主要是由来自峡谷悬崖的水流沉积物组成。

    克里斯平原

    在厄俄斯和恒河峡谷东端是水手号峡谷的终点,流入火星北方大平原附属的克里斯平原,克里斯平原的高度只比水手号峡谷中的最低点(位于米拉斯峡谷)高约 1 公里。这个外流到北方大平原的区域地形相当类似于火星探路者的登陆地点。在地球上与火星上外流浚道(Outflow channels,暂译)类似的地形是美国华盛顿州东部的Channeled Scablands。华盛顿州东部的史卡布土地(Scablands,暂译)是晚更新世时冰坝形成米苏拉湖(Glacial Lake Missoula)和冰坝溃坝后产生的洪水多次循环造成的。冰坝可能会挡住河水一段时间,但当溃坝时冰可能会浮在大量的洪水中,而且大片区域的表层土壤和植被也会被带走,留下以泪滴状岛屿、纵向槽沟和河阶地为主的贫瘠地区。在火星上可在外流浚道看到类似地形,但规模更大。
    这些向外水流连续地经由数个混沌地形:欧若拉混沌(Aurorae Chaos)和海德拉奥特斯混沌(Hydraotes Chaos),最后经由西穆德谷和提尔谷进入克里斯平原。 

    费解之谜/火星水手谷 编辑

    沉积层从何而来?

    这种平铺、无扭曲的层叠说明沉积物是在一个平静的地质环境下堆积起来的。例如,从天而降的火山灰,或是沉积在湖泊或者大片静止水域的沉积物。但是如果沉淀物质的来源是湖床沉积物,那么它们又是如何进入了山谷?这依然是个未知数。 

    火星历史上曾经有过怎样湿润的环境? 

    在水手谷内部,恒河峡谷(Ganges Chasma)的谷底,含有富含橄榄石的玄武岩。橄榄石是一种呈绿色的矿物,当其置于水中时,很快会被水侵蚀为其他形态。恒河峡谷内的橄榄石表明,在峡谷历史上只存在过相对少量的水。 

    但是在峡谷系统的其他部分,例如堪德峡谷candor Chasma),科学家们发现了粘土矿物。这表明岩石和岩屑曾经被水严重侵蚀。此外,这里水的酸性也比“机遇号”火星车在梅里迪亚尼平原所发现的要低。  

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    参考资料
    [1]^引用日期:2012-10-24
    扩展阅读
    1九星论坛 :火星水手谷 :太阳系最大的峡谷
    2中国网:火星水手谷——當之無愧的峽谷之王

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