火星上面有水嗎
氾濫的湖泊如何影響了火星的地貌
這張地圖展示了盧瓦爾河谷（白線），這是一個由巴拉那盆地的湖水溢位形成的峽谷（白色的輪廓）。這只是早期火星上由湖泊氾濫所造成的眾多山谷之一。 圖片來自美國航天局/戈達德航天飛行中心/噴氣推進實驗室/亞利桑那州立大學/行星科學研究所。
數十億年前，火星上遍佈湖泊與河流。直到今天仍然可以看到許多古老的河谷，這證明火星曾經是一個明顯潮溼的世界。如今，科學家們發現了一些關於這些山谷是如何形成的新線索：氾濫的湖泊。
根據德克薩斯大學蒂莫西·A·古奇領導的一項新研究顯示，至少有25%的山谷是由湖泊氾濫造成的，即湖泊中的水位超過了湖泊的邊緣。類似於洪水決口和衝破堤壩。
結果，發生了巨大的洪水，在周圍的土地上侵蝕出了山谷。
陸上湖泊
多個軌道飛行器、著陸器和漫遊車已經證實：在火星失去大部分大氣和溫度併成為我們今天看到的寒冷乾燥的世界之前，早期火星上有豐富的湖泊和河流。儘管最近的一項研究表明大部分水都被鎖在地殼的礦物質中，但大部分水的去向仍有爭議。
然而新發現表明，火星表面曾經非常潮溼，以至於湖泊經常溢位。幾十億年的時間能帶來多大的改變啊！
行星科學研究所 （PSI） 的亞歷山大·摩根解釋說：
我們發現，火星山谷群總侵蝕量中至少有四分之一是由湖泊氾濫造成的。考慮到由湖泊氾濫形成的山谷僅佔火星山谷總長度的3%，這麼高的數字尤其引人注目。 這種差異的原因是因為出口峽谷明顯比其他山谷深得多。這些洪水將塑造火星的整體地形，影響其他山谷的流動路徑。我們的結果並沒有否定早期火星上降水產生徑流的重要性。相反，液態水必須保持足夠長的穩定時間，以便湖泊能夠從入口處的河流中填滿。
早期潮溼的火星上氾濫的湖泊
正如論文中所述，在火星潮溼時期，湖泊氾濫似乎很常見：
早期火星的地表環境有一個活躍的水文迴圈，包括流動的液態水，它侵蝕了河谷並注滿了湖盆。這些湖盆中的200多個湖盆充滿了足夠的水，衝破了封閉的地形，造成了災難性的洪水和出口峽谷的切口。
德克薩斯大學奧斯汀分校的地質學家蒂莫西·A·古奇領導了關於早期火星湖泊氾濫的新研究。 圖片來自德克薩斯大學奧斯汀分校。
看到如此多的水從湖泊中沖刷下來並蝕刻出廣闊的山谷，一定是相當壯觀的景象。 而現在，那些山谷和峽谷卻極度乾燥，甚至比地球上的沙漠還要乾燥。
繪製湖泊和山谷地圖
那麼，研究人員是如何確定火星上發生瞭如此多的洪水呢？ 他們使用了火星的全球地圖來確定哪些山谷是由氾濫的湖泊所形成的。他們讓演算法去計算山谷被侵蝕的體積，然後將湖泊氾濫形成的峽谷的體積與其他山谷群進行比較。正如摩根所闡述的：
很長時間以來，人們普遍認為火星上的一些山谷是由於湖泊氾濫而形成的，但是我們的研究是第一個火星全球性的分析。先前的研究認為，火星上的山谷群和地球上的河谷群之間的差異證明了火星地貌是由地表水以外的過程形成的，如地下水或冰川侵蝕。但我們的研究結果表明，火星上的許多山谷實際上更類似於地球上的災難性洪水，比如那些在最後一次冰期的末期塑造了美國西北部山谷的洪水。
奧蘇加峽谷群是火星上眾多河道中的一組複雜的古老河道。 新的研究表明，至少有四分之一的此類河道或山谷是由氾濫的湖泊引發的洪水造成的。 圖片來自 歐洲航天/德國航空航天中心/柏林自由大學/新科學家。
古奇補充道：
如果我們考慮一下沉積物是如何在火星表面移動的，那麼湖泊氾濫就是沉積物在火星全球範圍內移動的一個非常重要的過程。這是一個有點令人吃驚的結果，因為長期以來，它們一直被認為是一次異常的結果。
火星上的氣候變化
研究結果不僅為科學家提供了關於火星上水的線索，而且還提供了氣候如何從溫暖潮溼變為寒冷乾燥的線索。當火星曾經存在流淌著大自然的甘露時，它是如何變得如此不適合居住的？從來沒有人質疑火星曾經有過很多水，但問題不在於火星是否改變了，而在於它是如何改變的。摩根表示：
然而，幾乎所有人都同意早期火星環境經歷了巨大的氣候變化。在乾旱時期，撞擊坑和火山活動會擾亂先前形成的河流，實際上是形成了水壩。當氣候變暖到能夠使地表的液態水穩定存在的程度時，由於必須在隕石坑中創造新的流動路徑，這時就會發生大量洪水。如果湖泊氾濫不是早期火星侵蝕的重要驅動因素，這將會是一個令人難以置信的發現。
湖泊曾經在火星上很常見，就像這位藝術家描繪的數十億年前蓋爾隕石坑的湖泊一樣。 圖片來自美國航天局/加州理工學院噴氣推進實驗室/歐洲航天局/德國航天航空中心/柏林自由大學/MSSS。
一個冰冷的世界
洪水可能早已過去，但火星上仍有大量的冰狀水。不僅在兩極，還有二氧化碳冰（乾冰） ，而且在地下也是如此。最近的另一項研究表明，塵埃可以幫助地表下的一些冰層融化，產生相對少量的液態水。有些地方也可能有鹹鹽水。2018年和2020年，科學家報告在南極冰蓋下發現了湖泊。然而，最近的一項研究表明，這些湖泊實際上是由其他物質組成的例如鹽冰（被鹽融化的冰）或粘土。
從前溼漉漉的世界如今是一個寒冷、冰凍和乾燥的世界。
總結：對古代火星山谷的一項新研究表明，其中至少有四分之一是數十億年前溢位湖泊的大洪水造成的。
BY：Paul Scott Anderson
FY：藍多多
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