在地球上，河流的侵蚀通常是一个缓慢的过程。但是在火星上，由德克萨斯州大学奥斯汀分校的研究人员领导的一项新研究表明，来自溢流火山湖泊的洪水在塑造火星表面、切割深深的裂缝和移动大量沉积物方面发挥了巨大的作用。
Planet Mars illustration (stock image) Credit: © Martin / stock.adobe.com
这项研究发表在9月29日的《自然》杂志上，研究发现洪水可能只持续了几个星期，侵蚀的沉积物足以完全填满苏必利尔湖和安大略湖。
主要作者、 UT 杰克逊地球科学学院助理教授蒂姆 · 古奇说: “如果我们考虑古代火星上的沉积物是如何在地表移动的，那么湖泊决口洪水就是全球性的一个非常重要的过程。”。“这是一个有点令人惊讶的结果，因为长期以来，它们一直被视为一次性的异常现象。”
数十亿年前，火星表面有液态水时，火山口湖泊在火星上很常见。一些陨石坑可以容纳一小海的水量。但是，当水量过大而无法承受时，就会冲破火山口的边缘，造成灾难性的洪水，冲刷河谷。2019年，高治领导的一项研究确定，这些事件发生得很快。
绕火星轨道运行的卫星所拍摄的遥感图像使科学家们得以研究火星上已经破裂的火山口湖泊遗迹。然而，古奇说，陨石坑湖泊和它们的河谷大多数都是单独研究的。这是第一次研究火星表面的262个裂开的湖泊如何形成整个火星表面。
这项研究需要回顾火星上已经存在的河谷目录，并将这些河谷分为两类: 一类是始于火山口边缘的河谷，这表明它们是在一次湖水泛滥期间形成的; 另一类是在火星其他地方形成的河谷，这表明随着时间的推移，河谷的形成会更加缓慢。
从那里，科学家们比较了不同类型的河谷的深度、长度和体积，发现火山口湖泊突破口形成的河谷远远超过它们的重量，侵蚀了红色星球河谷体积的近四分之一，尽管只占整个河谷长度的3%。
行星科学研究所(Planetary Science Institute)的研究员、该研究的合著者亚历山大 · 摩根(Alexander Morgan)说: “这种差异是由于河口峡谷明显比其他峡谷深得多。”。
在559英尺(170.5米) ，中位深度的一个缺口河谷是两倍以上的其他河谷创造了更多的随着时间的推移，有中位深度约254英尺(77.5米)。
此外，尽管这些裂缝出现在一个地质瞬间，但它们可能对周围的景观产生了持久的影响。这项研究表明，这些突破冲刷了如此深的峡谷，它们可能影响了附近其他河谷的形成。作者说，这是一个潜在的替代解释独特的火星河谷地形，通常归因于气候。
这项研究表明，湖泊决口河谷在火星表面形成过程中发挥了重要作用，但古奇说，这也是一个教训，关于预期。地球的地质结构已经抹去了大部分陨石坑，使河流的侵蚀在大多数情况下成为一个缓慢而稳定的过程。但这并不意味着在其他世界也会如此。
“当你用水填满陨石坑时，那里储存的大量能量将被释放出来,”古奇说。“在这种情况下，火星可能倾向于被灾难主义而不是地球形成，这是有道理的。”
这项研究的其他合作者是 Jackson School 博士后的 Gaia Stucky de Quay 和 NASA 马歇尔太空飞行中心的行星科学家 Caleb Fassett。
NASA funded the research.
美国宇航局资助了这项研究。
Story Source:
Materials provided by University of Texas at Austin. Note: Content may be edited for style and length.
Journal Reference:
- Timothy A. Goudge, Alexander M. Morgan, Gaia Stucky de Quay, Caleb I. Fassett. The importance of lake breach floods for valley incision on early Mars. Nature, 2021; 597 (7878): 645 DOI: 10.1038/s41586-021-03860-1
