火星Noachis Terra地区发现的古代河网系统为理解该行星水文历史提供了重要线索。这一超过15,000公里规模的倒置河道网络揭示了以下几点关键发现:
1. **长期水活动证据**
倒置河道由差异侵蚀形成的反向地形构成,其保存状态表明存在多期次水流活动。与早期短暂的液态水活动不同,这些特征显示出至少延续到晚亚马逊纪(约10-30亿年前)的持续性水文过程。在Asimov陨石坑(46°S, 5°E)内发现的叶状碎屑舌、冲沟等多样地貌,通过地层学分析显示至少经历了三个气候阶段演变。
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研究人员在火星南部高地的诺亚纪地体(Noachis Terra)研究了被称为倒置河道的河流蛇形脊地貌。这些地貌的形成机制被认为是河流沉积物硬化后,周围物质被侵蚀暴露形成的。
类似的脊状结构在火星多种地形中均有发现。其广泛分布表明液态水曾在该区域普遍存在,而降水可能是主要水源。最新研究由英国航天局资助的开放大学博士生Adam Losekoot主导,将于今日在皇家天文学会2025年全国天文学会议上发表。
研究结果表明,在约37亿年前的诺亚纪-西方纪过渡期——这个地质与气候剧变的时代,诺亚纪地体可能存在着稳定的地表水环境。该区域以往研究较少,部分原因是缺乏传统上用于推断古降雨的树枝状侵蚀谷网系统。
研究团队转而将倒置河道作为古地表水存在的新证据类型。Losekoot表示:"研究诺亚纪地体这种数十亿年未变的环境,犹如打开记录基础地质过程的时间胶囊,这在地球上已无法实现。"
研究采用三大轨道探测仪数据:背景相机(CTX)、火星轨道器激光高度计(MOLA)和高分辨率成像科学设备(HiRISE)。通过多源数据集,团队绘制了该区域脊状系统的空间分布、延伸长度和形态特征图谱。
这些地貌既存在孤立的脊段,也形成了延伸数百公里、高出周边地形数十米的复杂系统。其广域分布特征表明,这些结构是在相对稳定的地表条件下经过地质意义时段形成的。空间分布模式进一步支持了降水补给水源的假说。
Losekoot强调:"这些相互连通的河道系统需要长期稳定的湿润环境支持,说明诺亚纪地体曾经历地质尺度的温暖湿润期。"这一发现对"火星长期寒冷干燥,仅存在短期冰川融水形成少数河谷"的传统理论提出了挑战。
地貌保存机制的研究显示,诺亚纪地体特殊的构造环境——陡坡(>20度)、狭窄河谷和持续碎屑供给——为浅层冰水沉积物的保存创造了理想条件。部分区域更显示出冰黏性流动形成的舌状碎屑堆积体(Lobate Debris Tongues),其表面叠加的新鲜冲沟系统记录了从冰-rich沉积到冲蚀作用主导的气候转变过程。