一段时间以来,科学家们已经知道火星曾经拥有一个比现在更加温暖和潮湿的环境。然而,在4.2亿至3.7亿年前,它的星球大气被慢慢剥离,使地表变成我们今天所知的寒冷和干燥的形态。即使在多次任务确认了古老的湖床和河流的存在之后,有关火星曾经拥有多少水的问题一直没有答案。

其中一个最重要的问题是北部低地是否存在大海或海洋。根据国际科学家小组的一项新研究,Hypanis Valles古河系实际上是河流三角洲的遗迹。这种地质特征的存在表明这种河流系统曾经排入火星北半球的火星古海洋中。

为了他们的研究,最近发表在《地球与行星科学快报》上,标题为“海底谷三角洲:早期火星上海洋的最后高点?”国际研究小组参考了火星勘测轨道器(MRO)和2001年火星奥德赛探测器的数据,调查了Hypanis Valles地区的地貌、沉积构造和沉积环境。

图片显示的是HypabasVales沉淀物扇

这个三角洲将南部高地和北部低地区分开来,那里曾经被认为存在古代海洋——这一理论尚未得到证实。基于来自MRO的高分辨率成像科学实验(HiRISE)仪器和2001年奥德赛热辐射成像系统(THEMIS)的数据,研究小组发现了令人信服的证据,表明曾经有一大片水体覆盖了火星北部的三分之一。

正如乔尔戴维斯 - 自然历史博物馆行星表面组的博士后研究员和该论文的合著者 - 在最近的NHM 同乐城注册送18发布会上解释过:

“火星海洋意味着火星可能具有类似地球的水循环,河流,湖泊和现在的海洋,所有这些都可能“火星海洋意味着火星可能有一个非常类似于地球的水循环,有河流、湖泊,现在还有海洋,所有这些可能作为整个行星系统的一部分相互作用。我们认为这种地球式的水文循环在37亿年前是活跃的,并在那之后开始关闭。我们的研究并不是海洋存在的直接证据,但如果没有海洋,这些地质特征很难解释。“

确定火星过去是否有水体,并非易事,主要是因为火星表面缺乏湖泊和海洋的明显迹象(如细粒砂沉积物或清晰的海岸线)。因此,科学家不得不寻找其他方法来识别水流和沙子沉积的位置,这是沉积扇发挥作用的地方。

科学家假想了数百万年前火星上盖尔陨石坑口的“湖”可能的样子

在这种情况下,沉积扇表现为河流三角洲,当河流在较慢移动或静止的水体存在下减速时形成。这导致河流携带的任何小型沉积物随着时间的推移在地面上沉积并形成地质特征(例如河口的小岛)。在过去,火星上发现的河流三角洲,只存在于水流入湖中的火山口附近。

例如,好奇号漫游车自从2012年登陆大风环形山以来就一直在研究它,它已经发现了大量的证据表明这个环形山曾经是一个湖。这些证据包括夏普山底部的粘土矿物,以及在陨石坑壁和夏普山中发现的沉积沉积物和通道,这些只能通过流入陨石坑的水来解释。

由于他们的研究,科学家现在可以肯定地说,Hypanis沉积扇是足够大的海水体的证据。他们的研究还表明,随着气候逐渐变冷和干燥,海洋会如何退去。基本上,随着海平面下降近500米,Hypanis三角洲开始向外延伸。

最后,他们确定大约36亿年前,水系干涸和消失了,这与火星失去大部分古代大气是一致的。从那时起,除了最近发现的一个地下湖,没有其他形式的水能够以冰的形式存在于地表。

科学家们能够通过测量今天和43亿年前水和HDO的比例来测量火星上的水损失率

作为公开大学的博士后研究助理和研究的主要作者,Peter Fawdon博士解释说:

“这项研究对我们对早期火星气候的理解做出了重大贡献,我们现在知道,它的水循环类似于地球的水循环,在相对较短的时间内演变为一个寒冷的,类似沙漠的星球环境。我们希望更好地了解火星上存在多少河流三角洲,以便确定其古代海洋的位置和大小。”

这项研究不仅为火星上的海洋提供了确凿的证据,还具有重大意义,因为这个古代海洋的海岸线接近于ExoMars 2020和Mars 2020探测器在未来几年内将着陆的地方。事实上,一旦那里存在海洋,这些探测器发现过去火星生命迹象的可能性就增加了,这是他们的主要目标。

在上个世纪,我们对火星的整体理解发生过巨大变化。曾经被认为是一个河流纵横交错并被小绿人居住的行星,但通过第一次火星探测机器人任务,火星给我们展示了一个不适宜生命存在的冰冻景象。然而,近几十年来,有证据表明火星过去可能存在生命。

虽然今天可能有或没有生命,但火星仍然是一个充满活力和迷人的地方,它可以让我们更加了解太阳系的演变历史。如果在火星上仍然存在微生物,那么ExoMars 2020火星2020流浪者探测器很可能会找到它们!