地球与火星之间惊人的相似

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火山

同地球一样,火星上也有火山活动。这一点可以轻易地从火星表面的(死)火山和(凝固的)岩浆流看出来。高27千米、宽500千米的奥林匹斯山(Olympus Mons)不仅是火星上最大的火山,而且是整个太阳系中最高的山。它是塔尔西斯高原上一系列火山中最大的一个。从地质学上讲,这个结构与地球上的“热点火山”(并非由于板块活动,而是由于地幔中的岩浆直接上涌形成的火山)——譬如夏威夷岛链——相似。撞击坑计数表明,这个结构表面的不同部分形成于距今1.2亿年到200万年前。这意味着,直到200万年前,火星的表面还有岩浆在流动!

撞击坑

火星的南半球遍布着撞击坑,就像月球和水星上一样。而赤道附近和北半球则不同:这里的表面结构更年轻,上面的撞击坑就不那么多。因为这里的撞击坑大都被岩浆流、水流或冰川侵蚀了。地球上的侵蚀过程与火星上的类似,不过要快得多,因此在地球的表面已经很难找到撞击坑。

沙漠、沙滩和沙丘

地球上的沙漠是由风塑造的,火星上也是一样。因此,我们可以期待两颗行星上的沙漠有很多相似之处。在这两颗行星上,风都起到:1. 从某地带走一些物质; 2. 在另一地堆积这些物质;以及3. 在这过程中侵蚀已有的表面结构的作用。在火星的山与谷的断层 中,沙土分成很多层,这表明风曾在火星表面的塑造中扮演过重要的角色。火星的多数历史(环形山、岩浆流、甚至也许有化石)都被深深地掩埋在沙层下面。同地球上一样,风的吹拂会形成各种奇形怪状的沙丘,譬如维多利亚环形山中的那样。

河流与海洋

也许火星表面最惊人的性质莫过于此了:它表面的种种地貌——空荡的河床和海床、沉积物、冰川遗迹——表明,这颗红色的行星上曾经有大量的液态水。火星登陆器和卫星的探测都表明,在火星的表面之下 和极冠中,现在仍然存在大量的水冰。《天文爱好者》杂志已经广泛地讨论过火星上的水的问题,因此我在这里从简。对火星上干涸河道的地质学研究表明,它们不是由稳定的水流形成的。它们是大洪水的 产物。洪水的来源很可能是塔尔西斯地区地表下的冰层。那时火山变得活跃,加热了地表,于是地下的冰融化,冲向火星表面那些较低的地方,留下了在地图上可以看到的这些有特点的河道和河口三角洲。

峡谷

地球上最大的峡谷是位于美国亚利桑那州的科罗拉多大峡谷。它长达446千米,宽29千米,深达1.9千米。大峡谷是最近500万年,科罗拉多高原抬升之后,由科罗拉多河开凿出来的。火星上最大的峡谷名为水手谷(Valles Marineris),它长达4000千米,宽200千米,深7千米。人 们一开始认为,水手谷也是由一条大河冲刷而成的。但是一项审慎的研究表明,水手谷无疑是板块运动的结果(同地球上的东非大裂谷相似)。在主要结构形成之后,山体滑坡、来自附近奥林匹斯火山的熔岩流和水流作用也参与了其形状的塑造。

极冠

火星表面最后一个与地球相似的显著特征是两极的极冠。由于火星现在气候寒冷,这两个极冠都是永久的,但会随着季节的变化消长。两个极冠主要由两千米厚的水冰层和表面一到数米厚的干冰(固态二氧化碳)层组成。

由火星勘测轨道飞行器拍摄的维多利亚环形山图像。维多利亚环形山是一个直径约800米的撞击坑。它受到风的侵蚀,环壁逐渐坍塌,这一点从环形山内部接近环壁处坠落的碎石就可以看出。沙尘暴掩埋了附近的许多小环形山,并且逐渐填平大的环形山。环形山内部的沙丘(如果读者仔细看的话,在图中各处都能找到)十分引人注目。它们的形成方式与地球上沙漠里的沙丘是一样的,也是靠风的吹拂。机遇号火星探测车两年前对它进行探测之后,维多利亚环形山成了火星上研究得最充分的地区。图片来源:N AS A /JP L/U niversity ofA rizona.

“这样的结构是由谁/什么创造的?”2 0 1 6年,好奇号火星车传回这幅图像的时候,科学家一定发出了这样的惊叹。这幅照片拍摄的是盖尔(G ale)撞击坑中黑暗的纳米比沙丘(N am ib D une)。沙丘中每座峰宽约3米。这种地貌在地球上也有,但只在大洋的底部。因此,这里也许曾是一片湿润的地带。图片来源:N A S A , JP L - C a lte ch , M S S S

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