火星——一颗被水统治的星球

作者:小菜 更新时间:2024-08-08 点击数:
简介:火星——一颗被水统治的星球 最近,祝融号火星车结束了日凌期的待命状态,继续在火星表面探索的勤恳工作。

各路关于天问一号和祝融号的科普已经很多了,小编自己也写了好几篇了。

不过,还是会有很多朋友问我:你们这群搞地球科学的人鼓捣火星做什么? 最后这个话题就会指向一个有趣的问题:火星上能种土豆吗? 电影《火星救援》中,主角正在大嚼土

【菜科解读】

火星——一颗被水统治的星球

火星——一颗被水统治的星球

火星——一颗被水统治的星球

最近,祝融号火星车结束了日凌期的待命状态,继续在火星表面探索的勤恳工作。

各路关于天问一号和祝融号的科普已经很多了,小编自己也写了好几篇了。

不过,还是会有很多朋友问我:你们这群搞地球科学的人鼓捣火星做什么?

最后这个话题就会指向一个有趣的问题:火星上能种土豆吗?

火星——一颗被水统治的星球

电影《火星救援》中,主角正在大嚼土豆

换句话说,火星上有没有生命赖以繁衍的水对这个问题,国内外大批地学工作者,基于不同的视角开展研究。

而根据近20年来国内外的研究成果来看,火星——截然不同于我们对其的印象——是一颗被水统治的星球。

No.1

火星水纪元——诺亚纪

诺亚纪得名于火星上的诺亚平原,诺亚平原的名字则来自于诺亚方舟与洪水的故事。

在41亿年以前,彼时的太阳系一片混乱。

八大行星刚刚形成,还没有完全清空自己的轨道。

幼年期的行星每天都要遭遇小行星的撞击,这些撞击在岩石行星的地表上留下了岁月的刻痕,但也同时壮大了这些行星,赋予他们额外的生机。

彼时的地球还没有孕育出生命,狂暴的火山和翻卷的海洋伴随着天空中燃烧的陨星一同呼啸。

在数百万公里之外的火星,几乎相同的一幕也正在上演。

这就是火星的诺亚纪,开始于约41亿年前,结束于约37亿年前。

其起始时间并不十分明确,这是因为早于此时间的火星地表记录几乎全部被后来的地质事件覆盖了。

在这个纪元之中,火星被陨石密集轰炸,火山密布,气候温和,甚至可能有着水循环的条件。

火星——一颗被水统治的星球

艺术家对于约40亿年前的火星形态的想象图

诺亚纪的具体时限主要根据太阳系中普遍存在的晚期大轰炸事件。

诺亚纪火星上的陨石坑密集且规模更大,同时还存在着高频次的侵蚀事件,形成了大量的河谷。

风化剥蚀,特别是有水参与的风化剥蚀在该时期尤其明显。

诺亚纪火星的沉积记录有很多硅酸盐,这显示,这段时期的火星海洋(假如真的有广泛的海洋的话)可能和地球孕育生命的海洋一样,是呈碱性的。

火星——一颗被水统治的星球

MGS(Mars Global Surveyor)探测器最重要的科学发现之一(也许没有之一),Eberswalde撞击坑附近形成的冲积三角洲。

照片拍摄于2003年

你几乎可以不加修改地,将地球形成早期那些场景套用在这个时候的火星上——湿润且浓厚的大气层中电闪雷鸣,陨石划过天空,拖着浓郁的尘烟;大地在颤抖,火山在轰鸣,川流不息的大河汇入波涛汹涌的大海,在火星的表面塑造出血管一般的沟壑,昭示着这颗星球勃发的生机。

诺亚纪火星代表性的地貌景观就是大而多的撞击坑和河谷网络。

火星——一颗被水统治的星球

诺亚纪的页硅酸盐和后来西方纪的硫酸盐沉积丘。

照片由NASA的MRO任务的高分相机拍摄。

但今天,胜景不再,就算是诺亚纪的遗址,也已经不多了。

No.2

冰与火——西方纪

西方纪,亦翻译为赫斯珀利亚纪(Hesperian),Hesperian是一个希腊-拉丁诗的术语,意为西方的土地。

西方纪得名于赫斯珀利亚高原(Hesperia Planum),起始于约37亿年,结束于约30亿年。

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火星——一颗被水统治的星球

一张显示了西方纪地貌(左)和诺亚纪地貌(右)转换的图片。

诺亚纪的撞击坑在西方纪继续遭到风化,并且显然西方纪的撞击坑小得多,也少得多

西方纪与诺亚纪的最重要分野,就是陨石撞击事件频率和规模的骤减,西方纪的撞击坑显著地又小又少,这是因为席卷整个太阳系类地行星的晚期大撞击事件渐入尾声。

但与此同时,火星的气候似乎也发生了变化。

在诺亚纪的晚期和西方纪的早期,火星沉积物渐渐从碱性变为酸性。

从原来以页硅酸盐为主转变为以硫酸盐为主。

这种转变很可能来自于硫等挥发分的快速分异去气过程,反映了火星表面活跃的火山活动。

但不要忘了,诺亚纪的火山活动也很剧烈,为什么诺亚纪的沉积物偏碱性呢?

火星——一颗被水统治的星球

MGS探测器拍摄的赫斯珀利亚高原(画面中心)。

显然,与周围的诺亚纪地貌比起来,赫斯珀利亚高原的陨石坑很小且很稀疏。

一种可能的解释为:在这同一时期,火星的大气层也突然变得稀薄了起来,从而加速了挥发分的逸出。

火星大气层为什么会突然变稀薄?根据我们现在掌握的证据,火星的内生磁场发电机消失可能是一个最主要的因素。

地球的大气层受到地球偶极磁场的保护,因此而不会被太阳风剥离。

地球偶极磁场起源的最主流假说即是地球外核磁场发电机学说。

因此类比地球,火星大气层的快速消失很可能是其发电机早早消失所致。

目前对火星的在轨磁场测量显示,火星的内生偶极磁场已经消失。

而火星地表的剩磁信息,就等待祝融号火星车的探测了。

火星——一颗被水统治的星球

地球大气层受到磁场的保护,抵御太阳风的剥蚀。

当然,也有可能是因为火星的小身板,无法承受晚期大轰炸的众多陨石撞击,导致大气层因为陨石撞击而逸散

这就要等待更深入的研究了,最好是能派几位地质学家实地勘察。

虽然陨石撞击不再频繁剧烈,大气层也可能已经开始跑路,但火星还没有此沉寂

逐渐封冻的海洋(也有可能自诺亚纪以来一直都是封冻的),蕴藏着一泻千里的能量。

此外,太阳系最大的火山——火星奥林匹斯山,可能也形成于该时期。

再次想象这样一个场景——千里冰封的群山之中,冷不丁突然一座火山爆发。

顿时,银瓶乍破水浆迸!方圆百里的冰雪同时融化,汇成这太阳系最壮观的洪水,向着悬崖峭壁直泻而下!

火星——一颗被水统治的星球

消失的艾彻斯裂谷(Echus Chasma)瀑布

这其中有一道裂谷,艾彻斯裂谷(Echus Chasma),落差更是可以达到4千米,可能在短短数周时间之内,就有3500亿立方米的水从这里倾泻而下!这相当于长江小半年的入海水量!

一部分地质学家认为,西方纪火星整体依然存在大量的水,但这些水并不常以液态存在,只有在遭遇火山或陨石等局部事件时,才会融化为液态流水,在塑造地表的同时携带着沉积物奔流不止。

西方纪火星代表性的地貌为间歇性的海洋和峡谷为主,硫酸盐沉积物在其中广泛分布。

不过,诺亚纪和西方纪的丰饶的水资源,最终几乎销声匿迹,我们今天观测到的火星,是一副干旱,死寂的模样——这又是怎么了?

火星——一颗被水统治的星球

如今我们观测到的火星,是一片干旱寒冷死寂的世界。

左:正常状态下的火星。

右:沙尘暴中的火星

No.3

人间蒸发

——亚马逊纪

亚马逊纪是火星的第三个纪,是火星地质年代里最长的一个纪。

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亚马逊纪得名于火星的亚马逊平原(Amazonis Planitia),但火星的这个亚马逊平原截然不同于地球的亚马逊平原,没有枝叶茂盛的热带丛林,水也在渐渐干涸。

亚马逊纪,火星的板块运动、火山活动以及陨石活动都趋于平静,其中火山活动强度大约只有西方纪的十分之一,主要表现为Tharsis和Elysium两座火山的活动。

此外,相较于亚纪和西方纪早期,火星的风化剥蚀速率降低很多。

火星——一颗被水统治的星球

亚马逊平原。

很平,撞击坑很少,也没有多少河谷

正是由于亚马逊纪火星板块运动、火山活动等热活动的微弱,冰活动 包括冰川和冻土,尤其是中高纬度的冰活动就十分突出了。

火星冰活动相关的地貌往往显示了不算太遥远的历史,更古老一些的地貌很容易周期性地消失。

由于亚马逊纪是火星最长的纪,冰活动在整个火星的地貌塑造上很可能起到了重要的作用。

火星——一颗被水统治的星球

MRO探测器拍摄的火星表面的冰川活动迹象

马逊纪,火星地貌大部分都与水的存在、积累和搬运有关,表现为极地冰盖,雪线的进退,冻土融化形成的图案、冰川剥蚀等形式。

虽然火星上的冰与水正在慢慢消失,但戏份却变多了

当然,到了更接近现在的年代,火星上已经很难找到水了,地表沉积的矿物也开始以铁质的成份主导,颜色以铁红色为主。

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MRO探测器拍摄的吕科斯沟脊地的地貌

形似地球上冻土融化后的形态

No.4

回到未来

——找个地方种土豆

记得早在两年前,小编曾经一本正经地讨论过如何在火星种土豆以及安全地生存下去。

两年过去了,小编对这个问题有了更深的理解。

越来越多的证据证明,火星的问题不是有没有水,而是曾经那主宰火星表面的水都到哪里去了的问题。

对一颗星球而言,其水资源的出现、丰度和时空分布规律,是研究其行星宜居性的最重要问题之一。

在人类全面迈入宇航时代之前,这是必须掌握的知识。

曾经的火星湿润丰饶,现在的火星干旱死寂,这中间到底经历了怎样的演化过程?火星表面的地层记录了完整的行星诞生-发展-消亡过程,等待我们去解读。

火星——一颗被水统治的星球

截至目前,登陆火星的所有探测器

参考资料

Carr M H, Head III J W. Geologic history of Mars[J]. Earth and Planetary Science Letters, 2010, 294 3-4: 185-203.

Bibring J P, Langevin Y, Mustard J F, et al. Global mineralogical and aqueous Mars history derived from OMEGA/Mars Express data[J]. science, 2006, 312 5772: 400-404.

维基百科相关词条

中国国家航天局

编辑:万鹏

校对:李玉钤、赵娜

美编:卢阳阳

火星——一颗被水统治的星球

宋朝期间发生这么多次的起义 为什么就是没有推翻统治呢

根据各种史册的记载,立国三百多年中,农民起义爆发频繁,两宋时期中,北宋约230起,约203起,平均每年发生约1.4起,但为何始终没人能够推翻宋朝呢? 这其中有3个原因,今天小编就来和大家说一说。

1.宋朝有发达的工商业 其实很多农民起义的原因在于土地问题,当时土地就是老百姓们的性命,如果没有土地,他们就无法养活自己,就算是赋税重,只要有土地就有生计,但土地没了,那还怎么吃饭呢? 所以当时宋朝解决的方案是靠工商业吃饭,很多人都说中国的资本主义萌芽是宋朝诞生的,其实这的确是最初的萌芽。

虽然方法不一定好,但的确解决了很多人的肚子问题。

2.宋朝有完善的社会保障制度 当年蔡京虽然背负了奸贼的名号,但不可否认的是,他在执政期间推行了很多对老百姓好的政策,他设立了居养院、安济坊和漏泽园,也就是在全国范围内设置孤儿院、养老院以及纯公益性质的丧葬事务局。

也因此当时有着比较完善的社会保障制度,这是之前以及后世都没有做到的事情。

3.宋朝始终面临着巨大的外部威胁 宋朝屹立的三百多年中,一直都处于一个对抗外敌的状态,北宋时期的契丹、西夏,南宋时期的金、西夏、蒙古等等。

在这样的外患下,国内矛盾自然也成不了太大的气候,毕竟共同抵御外敌才是正确的。

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除了留里克王朝和罗曼诺夫王朝,还有哪些王朝统治过俄罗斯

哪些王朝统治过俄罗斯,很多人会认识两个,一个是留里克王朝,一个是罗曼诺夫王朝。

但是,实际上应该有四个王朝统治过俄罗斯,有两个被人们忽视了! 留利克 第一个统治俄罗斯区域的是留利克王朝,这是毫无争议的。

据古罗斯第一部编年史《往年纪事》记载,瓦里亚格人留利克兄弟3人应诺夫哥罗德贵族的“邀请”,于862年渡海来到诺夫哥罗德,建立了历史上第一个罗斯国,留里克王朝始于此。

公元882年,留里克王朝定都基辅,因此又被称为基辅罗斯。

大致相当于今日俄罗斯东欧部分地区、乌克兰、白俄罗斯部分地区。

那么,瓦里亚格是哪呢? 这个民族居住在北欧瑞典境内,长途跋涉到俄罗斯建国。

这个是俄罗斯历史上的第一个王朝。

拔都 统治俄罗斯的第二个王朝,俄罗斯历史上不认的,认为这是一个外来民族。

11世纪后半期,基辅罗斯开始解体,内战与外族入侵破坏令其走向蓑落。

1240年,基辅罗斯被蒙古帝国征服,成为长子术刺之子拔都所建立的金帐汗国)藩属。

应该说,金帐汗国统治了俄罗斯200多年,但是俄罗斯正史上是不承认金帐汗国是一个朝代。

但是,也有学者认为,金帐汗国与来自瑞典的留利克一样,也是外来人员,应该算是一个朝代。

伊凡三世 统治俄罗斯的第三个朝代应该是莫斯科公国,但是俄罗斯正史上也是不承认的。

金帐汗国统治俄罗斯期间,收税制度非常有意思。

自己不去收,而是让莫斯科公国大公伊凡一世帮助去各个公国去收税。

因为这个关系,莫斯科公国地位越来越重要。

1328年,莫斯科大公伊凡一世依靠金钱、蒙古人和教会的支持,击败劲敌特维尔大公国,取得弗拉基米尔大公称号,开始领导罗斯诸侯。

到德米特里·伊凡诺维奇在位时,莫斯科公国达到极盛时期,而这时金帐汗国却日益削弱了。

到了莫斯科大公伊凡三世时, 停止缴纳贡赋。

金帐汗国一看,这哪行啊,就派兵攻打莫斯科公国,但是失败了。

这样,莫斯科公国结束了蒙古人对俄长达240年的统治。

此后,莫斯科公国开始征战四方,俄罗斯统一国家基本形成,其疆域北达白海,南抵奥卡河,西及第聂伯河上游,东至乌拉尔山脉。

罗曼诺夫 在莫斯科公国时期,伊凡四世绝对是一个牛逼人物,他是莫斯科大公瓦西里三世与其第二任妻子叶琳娜·格林斯卡娅之子。

继位后,对中央和地方的行政、法律、财政、军队、宗教等方面进行改革,消除了领主政体,建立沙皇专制政体,打击地方割据势力,统一俄罗斯,建立了中央集权,开始了疯狂的领土扩张。

1598年,伊凡四世的儿子费多尔去世后,王朝绝嗣灭。

此后,俄罗斯天下大乱,进入一个“混乱时代”。

1613年,贵族们推举伊凡四世的亲戚、16岁的米哈伊尔·罗曼诺夫为新沙皇,建立了罗曼诺夫王朝。

这个王朝经历了18个沙皇的统治,末代沙皇尼古拉二世在1917年发生的俄国二月革命中被推翻。

在俄罗斯正史上,将莫斯科公国看做是留利克王朝的延续,所以认为历史上只有两个朝代,也就是留利克王朝和罗曼诺夫王朝。

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