破解火星奇特隕石坑之謎：地下存在巨型水冰層 _火星

天文學(xué)家們宣稱他們找到了火星上一個奇特撞擊坑的成因，即其地下存在一個巨型水冰層。研究人員們在這個撞擊坑下方發(fā)現(xiàn)的這個厚厚的巨大水冰層，估算其厚度超過40米

在行星地表之下，當(dāng)那里的物質(zhì)存在成分差異時便容易導(dǎo)致階梯狀地形的出現(xiàn) ，如沙塵，冰層或巖石層。這個獨(dú)特的撞擊坑位于火星上一片叫做“阿卡迪亞平原”的區(qū)域，科學(xué)家們此前就已經(jīng)在此區(qū)域內(nèi)發(fā)現(xiàn)了好幾個內(nèi)部擁有類似階梯狀坑壁的撞擊坑

盡管對于布萊姆森和布萊恩而言，發(fā)現(xiàn)水冰本身或許并不讓他們感到驚奇，但這些水冰的年代、巨大的數(shù)量以及所處的位置卻讓他們深感意外。了解冰層所在的位置以及它們的厚度能夠告訴你有關(guān)火星過去氣候方面的很多信息
（報道）據(jù)新浪科技（晨風(fēng)）：英國《每日郵報》報道，近期，天文學(xué)家們對火星上一個形狀怪異的撞擊坑感到困惑——一般的撞擊坑都擁有較為光滑的碗狀凹陷形狀，但這個撞擊坑盡管與正常的撞擊坑非常相似，但它的內(nèi)部擁有明顯的階梯式地形。而現(xiàn)在，科學(xué)家們認(rèn)為他們終于找到了這個問題的答案：非常簡單，它是一個普通的撞擊坑在水冰的作用下形成的。
【破解火星奇特隕石坑之謎：地下存在巨型水冰層】為了確認(rèn)他們的這項理論，研究人員們在這個撞擊坑下方果真發(fā)現(xiàn)了厚厚的巨大水冰層，估算其厚度超過40米。這一水冰層的面積幾乎相當(dāng)于美國加州和德州加在一起的總面積，它是由美國宇航局正在火星軌道上運(yùn)行的“火星勘測軌道器”(MRO)發(fā)現(xiàn)的。
美國亞利桑那大學(xué)月球與行星實驗室的研究生阿里·布萊姆森(Ali Bramson)表示：“撞擊坑應(yīng)當(dāng)呈現(xiàn)為碗狀凹陷，但這個撞擊坑內(nèi)部卻擁有階梯狀地形。”
在行星地表之下，當(dāng)那里的物質(zhì)存在成分差異時便容易導(dǎo)致階梯狀地形的出現(xiàn) ，如沙塵，冰層或巖石層。布萊姆森表示：“在這個撞擊坑形成階段，外部小天體撞擊行星表面時，其沖擊波的擴(kuò)散傳播會受到撞擊點附近地表下不同物質(zhì)組成情況的影響。”他說：“如果地下存在一層較為薄弱的物質(zhì)層，那么沖擊波就能更加容易地推開這些物質(zhì)，這樣的結(jié)果就很自然的形成了參差的階梯狀外觀，這是不同地下物質(zhì)層面間強(qiáng)度差異的體現(xiàn) 。”月球與行星實驗室副教授沙恩·布萊恩(Shane Byrne)對此補(bǔ)充道：“需要指出的是，這樣大小且內(nèi)部帶有階梯狀表面的撞擊坑是相當(dāng)罕見的。”
這個獨(dú)特的撞擊坑位于火星上一片叫做“阿卡迪亞平原”(Arcadia Planitia)的區(qū)域，在這片地區(qū)內(nèi)，科學(xué)家們此前就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了好幾個內(nèi)部擁有類似階梯狀坑壁的撞擊坑。布萊恩表示：“這些撞擊坑可能是在不同的時期形成的，但它們都擁有階梯狀內(nèi)壁，這表明在這片區(qū)域的地下存在著一些不同尋常的事情。”得益于火星高的不同尋常的黃赤交角，在這顆行星上氣候的變化相對頻繁。
與地球不同，火星沒有大型天然衛(wèi)星可以幫助其保持穩(wěn)定。相反，火星會沿著自己的自轉(zhuǎn)軸發(fā)生晃動，而這樣的晃動將造成劇烈的氣候轉(zhuǎn)變。而這樣的氣候轉(zhuǎn)變又反過來導(dǎo)致了間歇性冰期的出現(xiàn) 。
借助火星勘測軌道器(MRO)搭載的“高分辨率成像科學(xué)實驗”(HiRISE)相機(jī)設(shè)備，研究人員建立了這個隕坑的三維立體模型，這讓他們能夠測定這些不同階梯的相對高度。
研究人員使用MRO搭載的另一臺科學(xué)載荷“淺層雷達(dá)”(Sharad)向火星地表發(fā)射雷達(dá)脈沖信號，并測量這些信號穿透火星地表下不同物質(zhì)層之后分別反射回來信號的時間差異。
布萊姆森將這兩組來源的數(shù)據(jù)進(jìn)行了整合，并對雷達(dá)波反射信號進(jìn)行了分析解譯。在這個隕坑區(qū)域的數(shù)據(jù)分析結(jié)果判定它的下方存在似乎是水冰的成分，并且量非常大。就在該區(qū)域火星的表土層下方，研究人員發(fā)現(xiàn)了一個巨大的地下水冰埋藏層。該項研究結(jié)果已經(jīng)于周三在美國地球物理學(xué)聯(lián)合會出版的專業(yè)雜志《地球物理研究快報》在線發(fā)表。盡管對于布萊姆森和布萊恩而言，發(fā)現(xiàn)水冰本身或許并不讓他們感到驚奇，但這些水冰的年代、巨大的數(shù)量以及所處的位置卻讓他們深感意外。
盡管科學(xué)家們很早就知道火星極區(qū)存在冰層沉積，并積極開展利用這里的冰層反演火星氣候歷史的研究。但在這顆星球的中緯度，大致相當(dāng)于地球上美國與加拿大邊境地區(qū)以及美國堪薩斯州的緯度位置上發(fā)現(xiàn)冰層則完全出人意料。
布萊恩表示：“了解冰層所在的位置以及它們的厚度能夠告訴你有關(guān)火星過去氣候方面的很多信息。現(xiàn)在我們知道這里的地下冰層很厚，且面積廣大。基于這樣的觀察，我們就可以開展一些猜想：這些冰應(yīng)當(dāng)是在火星上一段異常寒冷的時期形成的。當(dāng)時降雪非常嚴(yán)重，水冰逐漸堆積變厚，最終被塵土掩埋并保存至今。”他說：“從這些冰層判斷，從數(shù)千萬年前到今天，中間這段時間里火星的氣候發(fā)生過很多變化。”
布萊恩表示：“但問題就在于這些水冰時至今日不應(yīng)該還能繼續(xù)保持穩(wěn)定才對，這些水冰應(yīng)該早就已經(jīng)升華消失在火星大氣層之中。因此，這個顯而易見的矛盾情況才是我們接下來需要進(jìn)一步進(jìn)行研究的課題。究竟是什么機(jī)制讓這些地下的水冰層得以在如此漫長的時間里完好保存？我們目前手里所有的氣候模型都無法對此提供解釋。”