在地球上,气候的变化导致了整个地质历史(称为冰川期和间冰期)中冰川的前进和后退。
这些冰川的运动在地表雕刻出各种特征,包括U形山谷、悬谷和峡湾。这些功能缺失,导致科学家得出结论,在遥远的过去,其表面的任何冰川都是静止的。
然而,美国和法国行星科学家团队的新研究表明,火星冰川的移动速度确实比地球上的冰川慢。
这项研究是由来自亚利桑那州立大学(ASU)地球与空间探索学院(SESE)和法国南特大学行星与地球科学实验室(LPG)的地质学家和行星科学家团队进行的。
这项研究由 SESE 2018 届勘探研究员 Anna Grau Galofre 领导(目前在 LPG),研究进行时她是亚利桑那州立大学的博士后。
这项名为“山谷网络和古代火星冰川作用记录”的研究最近发表在地球物理研究通讯。
根据 USGS 的定义,冰川是“结晶冰、雪、岩石、沉积物和液态水的大量、常年积累,起源于陆地并在自身重量和重力的影响下沿斜坡移动。”
这里的关键词是移动,这是由于融水聚集在冰盖下方并润滑其向下穿过景观而产生的。在地球上,冰川在亿万年的时间里不断前进并定期后退,留下巨石和碎片,并在地表雕刻出各种特征。
为了进行研究,格劳·加洛弗雷和她的同事模拟了火星重力如何影响冰盖移动速度和冰盖下方水排出方式之间的反馈。更快的排水会增加岩石和冰之间的摩擦力,从而留下冰下通道,这些通道可能会随着时间的推移而持续存在。
由于没有这些 U 形山谷,这意味着与地球上发生的情况相比,火星上的冰盖可能以极其缓慢的速度移动和侵蚀其下方的地面。
然而,科学家们发现了其他地质痕迹,表明火星过去曾存在冰川活动。其中包括由分层沙子和砾石(eskers)组成的又长又窄的蜿蜒山脊以及可能是冰下河道造成的其他特征。
Grau Galofre 在最近的 AGUNews 中说道新闻稿:
“冰是极其非线性的。与冰川运动、冰川排水和冰川侵蚀相关的反馈将导致与地球和火星前冰盖下的水存在相关的根本不同的景观。
在地球上,你会看到鼓点、线纹、冲刷痕迹和冰碛,而在火星上,你往往会在具有完全相同特征的冰盖下看到河道和埃斯克山脊。”
为了确定火星过去是否经历过冰川活动,格劳·加洛弗雷和她的同事对地球和火星上两个冰盖的动力学进行了建模,这两个冰盖具有相同的厚度、温度和冰下水的可用性。
然后,他们将描述地球表面排水的物理框架和冰流动力学调整为火星条件。
由此,他们了解到火星上的冰下排水系统将如何演变,这会对冰川滑过地貌的速度产生什么影响,以及这将导致的侵蚀。
这些发现表明,火星上的冰川比地球上的冰川更有效地排出融水。这将在很大程度上阻止冰盖底部的润滑,从而导致更快的滑动速度和增强的冰川驱动的侵蚀。
简而言之,他们的研究表明,地球上与冰川活动相关的线状地貌不会有时间在火星上形成。
格劳·加洛弗雷说:
“从早期火星表面存在液态水、广泛的冰盖和火山活动,到火星目前的全球冰冻圈,冰块和基础水之间的相互作用一定在某个时刻发生过。
很难相信,在 40 亿年的行星历史中,火星从未具备形成存在冰下水的冰盖的条件,因为它是一颗拥有大量水储量、巨大的地形变化、同时存在液体和水的行星。冰冻的水、火山活动,[并且]距离太阳比地球更远。”
除了解释为什么火星缺乏某些冰川特征之外,这项工作还对火星上存在生命的可能性以及生命是否能够在我们今天看到的全球冰冻圈的转变中生存下来产生影响。
这组作者说,冰盖可以为任何可能出现生命的冰下水体提供稳定的供水、保护和稳定性。它们还可以防止太阳和宇宙辐射(在没有磁场的情况下),并绝缘以防止极端的温度变化。
这些发现是越来越多证据的一部分,表明火星上存在生命,并且存活了足够长的时间,留下了其存在的证据。
它还表明任务如好奇心和毅力,欧洲航天局将加入罗莎琳德·富兰克林在不久的将来,漫游者和其他机器人探险家正在正确的地方进行搜索。
曾经有水在缓慢退缩的冰川中流动的地方,在火星温暖潮湿时(约40亿年前)出现的微生物生命形式可能会随着火星变得寒冷和干燥而持续存在。
这些发现也可能支持这样的猜测:随着这种转变的进展,火星的大部分地表水退到地下,表面上潜在的生命也随之而来。
因此,未来调查火星大量水相矿物沉积的任务(欧洲航天局最近绘制了地图)可能最终会找到火星上当今生命存在的证据!