火星冰川

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在十九世紀的最後幾年,沒有人會相信這個世界正受到比人類更偉大、但同樣終有一死的智慧生物的密切關注;當人們忙於各自的事務時,他們受到了仔細的審查和研究,也許就像一個人用顯微鏡仔細觀察一滴水中大量滋生和繁殖的短暫生物一樣。

H.G. 威爾斯筆下的火星人在 1898 年面臨的最大問題是星球緩慢冷卻以及在冰凍荒原中必然的死亡,但現代研究表明,實際上是冰維持著火星的生命(在地質學甚至可能是生物學意義上)。在太陽系的所有天體中,也許火星與地球的相似之處最多,尤其是在以多年凍土——含有地下冰的多年凍結土壤——為特徵的冰緣地區。

火星上存在冰的事實從未受到質疑。即使是美國天文學家理查德·安東尼·普羅克特(Richard Antony Proctor)(1867 年)繪製的第一批現代地圖也標出了兩極巨大的冰蓋。然而,今天我們知道,極地冰蓋僅包含水冰核心,比許多作者推測的火星文明所需的水冰要少。


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水冰是否也可能存在於火星的其他區域?計算機模型顯示,碎屑覆蓋層可以阻止冰昇華到稀薄的火星大氣中。理論上,地下冰沉積物,甚至可能是液態水,可能隱藏在火星表面的紅色瓦礫之下。

1976 年,海盜號軌道飛行器繪製的火星地圖提供了大量類似於地球上指示地下冰的地貌特徵:圖案地面、熱喀斯特、各種型別的地質運動、冰斗和角峰、充滿冰磧狀物質的山谷。

許多火星隕石坑和山脈都被奇特且非常大的地貌所填充或環繞,這些地貌長達數百公里,呈葉狀或舌狀流,或者當位於隕石坑內部時,類似於巨大的薄煎餅

人們提出了各種解釋——古代熔岩流、岩石雪崩或海底滑坡。近幾十年來對陸地巖冰川和碎屑覆蓋冰川的研究提供了一種更合理的解釋——火星上類似巖冰川的地貌,根據鴨子定律——就是巖冰川。

巖冰川是由活動多年凍土形成的重要地貌,被定義為“角礫岩碎屑的堆積體,其中包含間隙冰或冰核,並顯示出透過蠕變和冰部分的變形而運動的證據”。陸地巖冰川可以是活動的——含有足夠的冰以顯示蠕變和變形,不活動的——仍然含有冰,但沒有運動,以及殘遺的——不再含有冰,但仍然顯示過去運動的形態。

圖 1.歐洲阿爾卑斯山(地球)陸地巖冰川的示例,顯示了一個活動的舌狀巖冰川和兩個多葉狀巖冰川(比例尺單位為米,航空攝影由博岑/博爾扎諾自治省 - 南蒂羅爾提供)。

圖 2. & 3.普羅米提高原(火星)的紅外MOC 影像,顯示了類似於巖冰川的舌狀和葉狀地貌(比例尺單位為公里)。

在現代火星氣候條件下,並考慮到南極洲的現代陸地巖冰川,火星上的巖冰川可能仍然是活躍的,並且由水冰和乾冰組成。

MOC (火星全球勘測者號相機) 軌道飛行器影像顯示,這些地貌的表面實際上沒有隕石坑,表明可能是在過去數百萬年內形成和形成的。透過計算奧林匹斯山斷崖周圍的葉狀體上的隕石坑,這些可能的巖冰川估計有 280-130 萬年、60-20 萬年以及——令人驚訝地——400 萬年的歷史。在當前火星表面溫度和最近的碎屑積累速率下,如此巨大冰體的流動速度非常低,基於這些考慮的研究表明,巖冰川的年齡為 100 萬至 1000 萬年。假設“近期”溫度較高,那麼如隕石坑密度所示,小於 500 萬年的年輕年齡仍然是可能的。在某些葉狀體上看到的重疊舌狀體甚至表明這些地貌是週期性活躍的,這意味著火星上存在冰期和間冰期。

在活躍的陸地巖冰川內部發現微生物活動為以下推測提供了空間:火星巖冰川今天可能仍然是原始生命形式的棲息地。覆蓋碎屑的壓力——平均厚度為 200-300 米——可能會融化一些水冰,形成液態水囊。這些假設的綠洲會是真正的火星人的搖籃嗎?

參考書目

DEGENHARDT Jr., J.J. & GIARDINO, J.R. (2003): 使用探地雷達對巖冰川進行地下調查:對在火星上定位儲存水的啟示。地球物理研究雜誌,108: 8036-8053

GASSELT, S. (2007): 火星上的寒冷氣候地貌。柏林大學博士論文

MAHANEY, W.C.; MIYAMOTO, H.; DOHM, J.M.; BAKER, V.R. & CABROL, N.A. (2007): 火星上的巖冰川:地球線索揭示火星近期古氣候歷史。行星與空間科學 55: 181-192

WHALLEY, W.B. & AZIZI, A. (2003): 巖冰川和冰緣坡積階地地貌:地球和火星上的類似地貌和冰源。地球物理研究雜誌 108: 8032 - 8045

WILLIAMS, M. (2004): 科羅拉多大學博爾德分校研究團隊首次在巖冰川中發現生命證據。火星蟲:電子天體生物學通訊 11(47)

My name is David Bressan and I'm a freelance geologist working mainly in the Austroalpine crystalline rocks and the South Alpine Palaeozoic and Mesozoic cover-sediments in the Eastern Alps. I graduated with a project on Rock Glaciers dynamics and hydrology, this phase left a special interest for quaternary deposits and modern glacial environments. During my research on glaciers, studying old maps, photography and reports on the former extent of these features, I became interested in history, especially the development of geomorphologic and geological concepts by naturalists and geologists. Living in one of the key area for the history of geology, I combine field trips with the historic research done in these regions, accompanied by historic maps and depictions. I discuss broadly also general geological concepts, especially in glaciology, seismology, volcanology, palaeontology and the relationship of society and geology.

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