毅力號的首篇論文確認:傑澤羅隕石坑曾為湖泊,還發生過洪水事件



上面的圖片由毅力號漫遊車的桅杆變焦相機系統於2021年4月17日拍攝,其中可以看到被毅力號任務科學團隊稱為“陡坡a”的地勢。

圖片來源:NASA/噴氣推進實驗室-加州理工/亞利桑那州立大學(ASU)/馬林空間科學系統公司(MSSS)

美國航空航天局(NASA)的毅力號(Perseverance)火星探測器釋出的照片表明,傑澤羅隕石坑(Jezero Crater)在歷史上曾經歷過重大的洪水事件。

毅力號火星車的科學團隊發表了一項新研究,詳細介紹了傑澤羅隕石坑中現已乾涸的湖泊區域,和它比此前假設的更為複雜和有趣的水文迴圈。這些發現基於毅力號火星車提供的一組細節成像,拍攝的物件為一群狹長而陡峭的斜坡,類似懸崖或三角洲中的陡坡。很久以前,隕石坑中曾充盈著湖水,而這些斜坡則是隕石坑湖泊水源入口處積聚的沉積物形成的。

影象顯示,在數十億年前,當火星的大氣層厚到足以支援水流過火星表面時,傑澤羅的扇形流域三角洲經歷了晚期洪水事件,進而將岩石和碎片從隕石坑外的高地帶入其中。


沿著火星傑澤羅隕石坑三角洲,有一處狹長而陡峭的斜坡,被稱為“三角洲陡坡”(Delta Scarp),上面的這張鑲嵌圖由5張影象組成,由毅力號火星車的桅杆變焦相機系統資料生成。頂部的插圖是由遠端顯微成像儀於2021年3月17日拍攝的特寫,它是毅力號超級分析相機的一部分。

圖片來源:NASA/噴氣推進實驗室-加州理工/美國洛斯·阿拉莫斯國家實驗室(LANL)/法國國家空間中心(CNES)/法國國家科學研究中心(CNRS)/亞利桑那州立大學/馬林空間科學系統公司

細節影象由毅力號火星車的左右桅杆變焦相機(Mastcam-Z)及其遠端顯微成像儀(Remote Microscopic Imager,RMI,超級分析相機SuperCam的一部分)拍攝,它們還提供了最適合毅力號尋找岩石和沉積物樣本的位置線索,包括可能包含有機物和其他證據以表明那裡曾經存在生命的線索。

長期以來,火星車團隊一直在計劃對這片三角洲進行探訪,因為它可能隱藏著古代微生物存在過的跡象。該任務的主要目標之一是收集相關火星樣本,通過後續的火星樣本返回(Mars Sample Return)任務帶回地球,使科學家能夠在地球上使用體積過大而無法帶到火星的實驗室裝置來對這些材料進行分析。

毅力號這張三角洲陡坡影象的相關論文(DOI: 10.1126/science.abl4051),已於當地時間10月7日線上發表在《科學》(Science)雜誌上,這是自毅力號火星車2月18日著陸火星以來,基於其所獲資料發表的第一項研究。


這張帶有註釋的影象顯示了NASA毅力號漫遊車(右下)、“科迪亞克”小山(左下)和沿傑澤羅隕石坑三角洲的幾個著名陡峭斜坡(被稱為“懸崖”或“陡坡”)的位置。

圖片來源:NASA/噴氣推進實驗室-加州理工/亞利桑那大學(University of Arizona)/美國地質調查局(USGS)

毅力號的“科迪亞克”時刻

在拍攝這張影象時,陡坡位於毅力號火星車的西北方向,距離大約1.2英里(2.2千米)。在火星車的西南部大約相同的距離處,還顯露了另一處突出的岩石,任務團隊稱之為“科迪亞克”(Kodiak)小山。在遙遠的過去,科迪亞克小山位於三角洲的南部邊緣處,這在當時應該是一個完整的地質結構。

在毅力號到達之前,只有軌道探測器拍到過科迪亞克小山。毅力號火星車的桅杆變焦相機和遠端顯微成像儀捕獲的影象,首次從火星表面的視角上揭示了沿科迪亞克小山東面的地層學資訊,包括岩石層的順序和位置,以及地質沉積物相對形成時間的資訊。科迪亞克小山傾斜和水平的分層結構,是地質學家在地球的河流三角洲中所能看到的。

“我們之前從來沒有火星上看到儲存如此完好的地層,”來自法國南特行星科學和地球動力學實驗室(Laboratoire de Planétologie et Géodynamique)的毅力號科學家、該論文的第一作者尼古拉斯·曼戈爾德(Nicolas Mangold)說,“這就是所謂的關鍵觀測結果了,讓我們能夠一錘定音地確認傑澤羅曾經存在湖泊和河流三角洲。在抵達三角洲之前幾個月更好地瞭解這些水文資訊,將會在未來為我們帶來巨大的收益。”

延伸閱讀  我們在模擬道路上試了試第三代哈弗H6的輔助駕駛|試駕

科迪亞克小山的結果的確很重要,但讓毅力號任務團隊科學家最為驚喜的,還是西北方向上的陡坡資訊。


這張“科迪亞克”的影象由毅力號的桅杆變焦相機系統於2021年2月22日所拍攝,科迪亞克小山是傑澤羅隕石坑內一處扇形沉積物積聚的殘餘物。

圖片來源:NASA/噴氣推進實驗室-加州理工/亞利桑那州立大學/馬林空間科學系統公司

移動的巨石

這些陡坡的影象顯示出了類似科迪亞克下半部分的分層,但在每個陡坡更遙遠的外壁和頂部,桅杆變焦相機和遠端顯微成像儀拍到了石塊和巨石。

“我們在陡坡上看到了不同的層次,其中包含高達5英尺(1.5米)的巨石,我們知道這些巨石本不該出現在那裡。”曼戈爾德說。

這些層次結構意味著,作為三角洲水源的緩慢蜿蜒的水道,在後來一定因快速移動的山洪而發生了改變。曼戈爾德和科學團隊估計,運輸巨石所需的洪流速度,必須高達4至20英里/小時(6至30千米/小時),畢竟其中一些巨石有數十千米長。

“這些結果也對取樣岩石的選擇策略產生了一定影響,”英國帝國理工學院(Imperial College)的毅力號科學家、論文的共同作者桑吉夫·古普塔(Sanjeev Gupta)說,“三角洲底部最細粒度的材料可能包含了我們尋找有機物和生物特徵證據的最佳選擇,而陡坡頂部的巨石將使我們能夠對古老的地殼岩石進行取樣,這兩者都是在火星樣本返回任務之前對岩石進行取樣和快取的主要目標。”

四個突出的懸崖或懸崖的位置

這張帶有註釋的鑲嵌圖顯示了沿傑澤羅隕石坑三角洲的4處突出陡坡的位置。這些影象由NASA毅力號火星車上的桅杆變焦相機系統於2021年4月17日所拍攝。

圖片來源:NASA/噴氣推進實驗室-加州理工/亞利桑那州立大學/馬林空間科學系統公司

深度不斷變化的隕石坑湖泊

在曾經是湖泊的傑澤羅隕石坑歷史早期,我們認為湖泊的水位已經足夠高,足以觸及隕石坑的東緣頂部,軌道器拍攝的影象顯示出了一條流出河道的遺蹟,而新的論文對這一假設進行了補充,描述了傑澤羅湖泊的大小曾隨著時間的推移而大幅波動,在水體最終完全消失之前,它的水位上升和下降了數十米。

雖然不知道這些水位波動是由洪水還是更為漸進的環境變化所引起的,但科學團隊已經確定的是它們發生在傑澤羅三角洲歷史的後期,當時的湖泊水位比湖泊的最高水位低了至少330英尺(100米)。任務團隊期待在未來獲得更多資訊,而這片三角洲將成為毅力號團隊明年即將進行的第二次科學活動的起點。

“更好地瞭解傑澤羅三角洲是理解這一地區水文變化的關鍵,”古普塔表示,“它或許還能為我們瞭解整個火星乾涸的原因提供寶貴的資訊。”

關於毅力號任務的更多資訊

毅力號任務在火星上的主要目標是天體生物學,包括尋找古微生物生命的跡象。毅力號將對火星的地質和過去的氣候進行表徵,為未來人類探索紅色星球鋪平道路,除此之外,毅力號任務還是第一個收集和儲存火星岩石和風化層(regolith,破碎的岩石和塵土)樣本的任務。

NASA與歐洲空間局(European Space Agency,ESA)合作進行後續的飛行任務,將探測器送往火星,從火星表面收集暫時快取的樣本,然後將它們返回地球進行進一步的分析。

火星2020(Mars 2020)毅力號任務是一個更大計劃的一部分,這項計劃包括針對月球的一系列任務,以此為人類探索火星作準備。

延伸閱讀  汽車配電箱殼體氣密性檢測的一個檢測思路是怎樣的呢?

噴氣推進實驗室由位於加利福尼亞州帕薩迪納市的加州理工學院(Caltech)為NASA代為管理,毅力號的建造和運營管理由噴氣推進實驗室負責。

毅力號火星探測任務的更多相關資訊請見:

mars.nasa.gov/mars2020/

nasa.gov/perseverance

參考來源:

[1] NASA’s Perseverance Sheds More Light on Jezero Crater’s Watery Past

https://www.nasa.gov/feature/jpl/nasa-s-perseverance-sheds-more-light-on-jezero-crater-s-watery-past

[2] Perseverance rover reveals an ancient delta-lake system and flood deposits at Jezero crater, Mars

延伸閱讀  看到了聲音,就看到了未來

https://www.science.org/doi/10.1126/science.abl4051

Scroll to Top