SETI研究人员对导致火星表面滑坡的原因有了新的理论

HiRISE在火星上拍摄的Krupac火山口相机视图，沿边缘有沟壑，RSL沿火山口壁向下。

由SETI研究所高级研究科学家Janice Bishop领导的一组研究人员，是SETI研究所NASA天体生物学研究所（NAI）小组的成员，提出了有关导致火星表面滑坡的原因的理论。

先前的想法表明，液体碎片流或干燥的颗粒流引起了这种运动。这两个模型都不能完全解释季节性火星流动特征，即反复出现的斜坡线（RSL）。研究小组还假设，近地表巨石中的冰融化正在引起地表变化，使其易受沙尘暴和风的影响。结果，RSL特征在当今的火星表面上出现和/或扩展。此外，研究小组认为，融化冰的薄层是由地下水冰，氯盐和硫酸盐之间的相互作用产生的，它们之间形成了不稳定的，呈液体状的流动的泥浆，从而引发了下沉，地面塌陷，地表流动和隆起。

Bishop说：“我对存在冰和盐的近地表环境中火星上的微型液态水的前景感到兴奋。”“这可能会改变我们对当今火星表面之下的可居住性的看法。”

在火星29至30年间，HiRISE相机曾6次在火星上的Palikir火山口上开发了RSL功能。

来自火星侦察轨道飞行器（MRO）的高分辨率成像科学实验（HiRISE）数据显示，RSL位于朝阳的斜坡上，它们随时间不断出现和/或扩展。先前的研究表明RSL与氯盐有关，并指出它们在高硫酸盐露头地区发生。当前的研究以野外观测和实验室实验为基础，通过近地表冷冻盐活性模型扩展了这些观测。火星在地球上进行的模拟实地调查，例如在南极干旱谷，以色列死海和阿塔卡马沙漠中的萨拉尔·德帕约纳雷斯（Salar de Pajonales）等地球上进行的调查显示，当盐与石膏或地下的水相互作用时，会造成表面破坏，包括倒塌和山体滑坡。

“在智利北部干燥盐层Salar de Pajonales进行野外作业期间，我观察到了许多盐对当地地质的作用的例子。感到高兴的是，它也可以在塑造火星方面发挥作用，”蒙大拿大学地球科学教授，SETI研究所NAI小组成员Nancy Hinman说。

为了验证他们的理论，该团队进行了实验室实验，观察了如果将诸如氯盐和硫酸盐之类的火星类似物样品在低温下冻结和融化后会发生什么情况，例如在火星上会发现的那样。结果是在-50°C附近形成冰泥°，然后在-40°C至-20°C的温度范围内逐渐融化°冰块。

简短的视频说明了火星土壤类似物从下面润湿的过程，其中覆盖了硫酸钙和氯化钙，盐和土壤颗粒吸收了水，盐向表面的迁移，以及带有空腔的硬皮形成。

Merve Ye？ilba说：“在实验室用红外光谱仪探测火星模拟永久冻土的低温行为时，发现咸土在低于零的火星样温度下融化时，沿着谷物表面形成了薄层的液体状水。” ，SETI研究所的NASA博士后（NPP）研究员，也是NAI团队的合作者。

对氯盐和硫酸盐（包括石膏）在低温下的行为进行建模，证明了这些盐之间的相互关系。可能是这种微尺度的液态水在火星上向地下迁移，使水分子在硫酸盐和氯化物之间转移，就像将足球沿着田野下传一样。其他实验室实验在火星模拟土壤中用颜色指示剂测试了这些硫酸盐-氯化物反应，该颜色指示剂揭示了这些盐的地下水合作用以及盐在土壤颗粒中的迁移。

“我很高兴在实验室实验中观察到水与硫酸盐和氯盐的快速反应，以及火星模拟土壤在小范围内崩塌和隆起的情况，在岩溶系统，盐藏和建筑物中复制了地质崩塌和隆起的特征。大规模崩溃。”毕晓普说。

该项目是由于对地球上最冷，最干燥的地区之一南极麦克默多干旱谷的沉积物的研究而产生的。像在火星上一样，一年中的大部分时间里，干旱谷都会冲刷干旱谷的表层巨石。然而，地下永久冻土含有水冰，并且化学变化似乎发生在地表以下。

“干旱谷的沉积物为火星上可能发生的过程提供了极好的试验台，”斯坦福大学最近毕业，SETI研究所NAI团队的合作者扎卡里·伯顿（Zachary Burton）说。“在赖特谷的恶劣地表之下几厘米处存在浓度较高的硫酸盐和氯化物，这也提出了这些与水有关的矿物学联合体和伴随的过程也可能存在于火星上的有趣的可能性。”

在火星表面下方的凤凰城着陆点挖出的土壤中，以及通过雷达测量，中子和伽马射线光谱学从轨道上检测到的水冰。最近，HiRISE捕获了中纬度这种近地表冰的景色。在春季和夏季，火星赤道°位置的较暖温度（例如-50至-20摄氏度）可能会支撑地下液态水/盐水。在这些赤道站点中的某些站点观察到的RSL通常被解释为与更大的特征（称为沟壑）有关，这些沟壑类似于地球上的沟壑。

“根据我们的模型，沿着该地区火山口壁的北（极地）和东北坡和RSL沿火山口壁向下存在的支流沟渠系统可能与通过近地表盐水活动产生的地表特征有关。” SETI研究所高级研究科学家兼SETI研究所NAI团队成员Virginia Gulick。

除了帮助解释火星的地质和化学过程外，该理论还表明火星环境仍然是动态的-地球仍在发展和活跃-这对天文学和未来人类对红色星球的探索都具有影响。在盐碱冻土地区火星表面以下的水薄膜的潜力为探索可居住性打开了新的大门。

参考：JL Bishop，M。Yesilbas，NW Hinman，ZFM Burton，PAJ Englert，JD Toner，AS McEwen，VC Gulick，EK Gibson和C. Koeberl于2021年2月3日在火星表面的低温盐岩膨胀和坍塌触发滑坡。 。DOI：
10.1126 / sciadv.abe4459