火星上类似睫毛膏的条纹可能是由雪泥和山体滑坡造成的

火星上类似睫毛膏的条纹可能是由雪泥和山体滑坡造成的

火星似乎在随着季节的更替而哭泣。随着火星夏季气温的升高,数十万条暗色条纹染红了火星的悬崖和陨石坑,直到第二年才会消散。经过十多年的争论,一项实验室实验可能终于揭示了其中的原因。

2000 年代末,当美国宇航局火星勘测轨道器上的鹰眼相机首次发现这些带状物时,震惊的研究人员想知道他们是否看到了流经这颗红色星球贫瘠表面的水流。还有什么会在夏天融化,在冬天蒸发呢?这是一个诱人的发现,因为潮湿的火星可能意味着火星上存在生命。

但是,如果这些被称为“循环坡纹”(RSL)的条纹真的是湿点,那么造成这种现象的液体就与陆地上的水完全不同。例如,有些条纹甚至在应该将水冻结的寒冷天气中也会蔓延,而且许多线条只在较陡的斜坡上流动(水应该会流下即使是最平缓的山坡)。一些科学家认为,这些暗色脉络根本不是由水构成的,实际上只是干旱的山体滑坡,但双方都没有给出令人满意的解释。

SETI 研究所的行星科学家 Janice Bishop 说:“冰和液体模型不起作用,因为我们在 RSL 所在的地方没有看到太多冰;而干燥模型不起作用,因为你需要某种东西来启动它们。”

也许,她现在怀疑,RSL 在某些方面表现为干燥,而在其他方面表现为潮湿,因为它们实际上两者兼而有之。

RSL 在火星上随季节变化而出现和消失。NASA/JPL/亚利桑那大学

为了理解火星人的思维模式,毕晓普和她的同事从地球上一些最干旱地区地下发生的事情中汲取灵感,这些地区包括南极洲和阿塔卡马沙漠的盐滩。在那里,他们注意到零散的水分子如何与泥土中的含盐成分相互作用,产生真正惊天动地的效果。

盐喜欢水,一有机会就会从空气中吸水(这就是为什么餐馆把米饭放在盐瓶里,这样米粒就会在盐变湿之前吸收水分)。地下的盐也不例外。当含盐矿物吸收了太多的水时,它们就会液化,留下空隙。在地球上,毕晓普和她的同事们注意到饱和氯盐是如何溶解的,它将水转移到石膏(一种含有硫酸盐的盐)中,石膏也会溶解,从而掏空地球的部分区域,形成塌方和天坑。

“那些似乎同时含有硫酸盐和氯盐的地方往往会发生奇怪的事情,”她说,“这两种盐混合在一起,似乎会把水传递出去。”

智利阿塔卡马沙漠的地下矿物质因盐水溶解而留下了一个洞。Victor Robles Bravo,Campoalto

毕晓普推测,火星探测器已经在火星上探测到了大量盐分。地下水是否会融化矿物质,破坏火星表面的稳定性,从而引发 RSL?他们前往实验室一探究竟。

首先,研究人员检查了寒冷的火星土壤是否会变湿。他们取了具有类似成分的夏威夷火山泥土,加入盐和一滴水,冷却至约 -130 华氏度(-90 摄氏度)。然后,他们加热样品,并使用一种称为光谱仪的机器来评估 H2O 分子的状态。研究小组发现,散落的冰粒在 -60 华氏度(-50 摄氏度)左右变软,这一温度完全在火星阳光明媚的夏日范围内。毕晓普说,之前的团队已经研究过火星咸冰块如何融化,但这次实验首次表明,尽管气候寒冷,含有微小冰粒的干燥火山土壤也会变得有点泥泞。

知道水可以四处流动后,研究小组调查了如果水流动会发生什么。在另一项实验中,他们将火山土壤与适当的盐混合,并将一些水喷入破碎机底部。果然,水向上扩散,吞噬了盐。他们留下了一层干燥、凹凸不平、易碎的地壳,覆盖着一层脆弱的湿润土壤。

毕晓普怀疑,正是这种略微潮湿的土壤与干燥脆弱的地壳的致命组合,导致火星斜坡以 RSL 的形式坍塌(并引发了地球上湿地与干地之间的争论)。首先,水的流动可能会形成脆弱的裸露地壳。然后沙尘暴可能会随之而来,将地壳推倒,引发干滑坡。研究人员今天在《科学进展》杂志上描述了他们的工作。

行星科学家卢金德拉·奥贾 (Lujendra Ojha) 表示,这一理论还与其他令人费解的观测结果相吻合。卢金德拉·奥贾在本科期间曾参与发现 RSL,目前是罗格斯大学的助理教授。几年前,他和一些同事注意到一些 RSL 附近出现了神秘的“滑坡”,即小型山体滑坡。“我们完全不知道它们到底是什么,”他说。

现在他想知道同样的水溶盐过程是否能将这两个特征联系起来。“我真正喜欢这篇论文的地方是它说,‘随着时间的推移,你应该会看到这些山体滑坡’,我们确实看到了,”他说。

毕晓普的实验表明,这一过程在物理上是可行的,但它真的会导致火星陨石坑壁坍塌吗?下一步将是使用更灵敏的传感器来观察含盐地区是否更容易发生 RSL。“这似乎是缺失的一环,”Ojha 说。

地下水分驱动的 RSL 会让火星更加活跃,但可能不是活火星。水分子太少,宇航员无法利用,而极度含盐的土壤会毒害我们已知的生命。

尽管如此,稀疏的地下水分子对微化石猎人来说可能是个好消息。大约四十亿年前,火星可能是一个湿润、茂盛的地方,“那么接下来发生的事情就成了一个大问号”,毕晓普说。“如果我们今天看到土壤中嵌入微小冰块或液态水的证据,那么这意味着这个时期(宜居性)可能已经延长了。”

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