火星持续1000万年的暖周期造成了今天的奇特地貌

2016-12-07 20:12:18 来源: 网易科技报道 网易号 举报
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火星上大峡谷和山谷形成的原因,可能是火星经历了一个持续时间长达1000万年的暖周期,这个时期内覆盖火星表面的冰川被融化了。

这个理论可以解释火星存在水侵蚀特征的奥秘,它们形成于大约38亿年前,许多人认为当时火星已被冻结。

研究人员认为,火星厚厚大气层中积聚的温室气体,可能引发了剧烈的气候周期性变化,从而允许液态水出现,然后这些液态水在另一个冰河时代重新被冻结。

以前的研究表明,火星气候变暖是由小行星撞击引起的,产生蒸汽环境进而导致降雨的出现。

但是,小行星撞击形成的暖周期持续时间很短,无法产生足够的水。

相反,研究人员称,较长时期的暖周期可能是火星存在水侵蚀特征的原因。

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图注:研究人员称,火星表面的的盖尔陨石坑(Gale Crater)曾经充满了液态水,时间持续1万年到1千万年之间。火星大气层中温室气体的积累可能引发了剧烈的气候变化周期,使液态水得以出现,然后这些液态水又被冷冻

美国宾夕法尼亚州立大学天体物理与天体生物学研究生娜塔莎•巴塔利亚(Natasha Batalha)表示:“根据气候变化周期假说,火星会有几个长期的暖周期,从而有足够的时间形成火星上所有的山谷网络。

研究人员认为,火星上几个山谷的宽度与美国大峡谷相似。美国大峡谷被认为是由科罗拉多河在1600万年的时间里侵蚀形成的,因为这条河会随季节性雪融化而发生膨胀。

他们建立的气候模型显示,由温室气体引发的暖周期可持续1000万年。

当温室气体因火山喷发而释放出来、岩浆冷却而排放出来或从地壳里渗透出来,这些气体会慢慢地开始积聚。

宾夕法尼亚州立大学地球科学系埃文·普(Evan Pugh)教授和詹姆士·卡斯廷(James Kasting)是该研究论文的合著者,他们表示:“我们认为火星的暖周期必须持续数百万年乃至数千万年,而小行星撞击假说只能使火星的暖周期维持数千年的时间。”

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图注:火星上大峡谷和山谷形成的原因,可能是火星经历了一个持续时间长达1000万年的暖周期,这个时期内覆盖火星表面的冰川被融化了

他们指出:“至于水的方面,火星形成现在的地貌需要数百万米的降雨量,根据小行星撞击理论,降雨量只有几百米。”

虽然降雨能自然地从大气层中去除一些温室气体,并通过化学风化过程将碳存储在土壤中,但是早期火星上的低温意味着降雨量很少,该过程不能持续下去。

巴塔利亚称:“火星所处的位置很危险,是宇宙中可居住区的外缘。”

他说:“由于火星接受的太阳辐射通量较少,所以初期处于冰川状态。当火星上火山爆发释放温室气体时,因为气候较冷,返回火星表面、在土壤中沉积的碳会少于火山爆发释放出的碳相同。火星的大气层中温室气体开始积聚,因此火星会慢慢开始升温。’’

随着火星气候变暖,土壤的化学风化过程最终将加速,其将碳存储在土壤的速度,将比火山爆发时向大气层释放温室气体的速度更快。

这将导致火星开始变冷,以及另一个冰河时代的到来。

现在,研究人员需要做的是必须确定火星是否可以产生足够的二氧化碳和氢气,以实现这样的气候变化过程。

卡斯廷表示:“如果早期的火星存在像今天地球一样的板块构造,我们的气候变化周期理论会得到很好的支撑。但这里存在一个很大的争论,很多人不认为火星存在过板块构造。”

火星大气层中过量的二氧化碳会导致酸雨,这反过来会溶解火星表面的碳酸盐岩,使碳酸盐渗透至更深处并沉积下来。

巴塔利亚表示:“所以如果下一次火星任务中,探测器能够更深入地挖掘,可能会发现这些不同的碳酸盐。

他说:这将是二氧化碳曾在火星存在的确凿证据。”

王真 本文来源:网易科技报道 责任编辑:王真_NT5228
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