时间冻结：岩层暗示火星的古老气候

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很久以前，流动的风和水将火星上可塑的沙子和沉积物塑造成沙丘、波纹和其他景观图案，称为床形。数十亿年来，其中一些地貌硬化成岩石——科学家称之为古床形。时间冻结，变化只以尘土飞扬的风的缓慢侵蚀、古老熔岩流的掩埋或偶尔的陨石撞击的形式出现。
由行星科学研究所高级科学家马修·乔纳奇领导的研究小组绘制并描述了火星上的古地貌，以更好地了解它们的多样性和火星的古代气候。该论文发表在《地貌学》杂志上。
自 2013 年以来，Chojnacki 一直致力于美国宇航局火星勘测轨道器（MRO）上的高分辨率成像科学实验 HiRISE。
“我收集了一组 HiRISE 图像，这些图像中有一些奇怪的特征，看起来像床形，但它们布满陨石坑并被岩石覆盖。它们看起来破旧不堪，已经变成化石了，”Chojnacki 说道。“我们想进一步研究。”
他们的研究发现了不同年代、纬度和地质背景的地貌，包括陨石坑、峡谷和盆地。它们可分为古沙丘和古巨沙丘，由风塑造；河流古沙丘，由水塑造；沙丘坑，即被侵蚀得只剩下浅浅的凹陷的古沙丘。
古床形遍布全球，但大多数集中在赤道附近的水手号山谷和阿萨巴斯卡山谷、水手号山谷以西的诺克提斯迷宫、北部低地的阿卡迪亚平原、南半球的希腊平原，以及阿拉伯高原和阿波利纳里斯山之间的高地-低地过渡区。
“最引人注目和最明显的古床形是沙丘，”Chojnacki 说。“许多古沙丘与现代沙丘一模一样，只是看起来更加破旧。”
最普遍的古床形是古巨沙丘，看起来像大片平行的山脊。当风吹过丰富的粗砂时，就会出现这些较小的床形。
“古代巨型沙丘也很引人注目，但不如沙丘引人注目，因为其他地质过程也可能形成类似的地貌，”Chojnacki 说。
根据团队对现代巨型沙丘的了解，他们提出了这些特征的进化模型：风首先塑造它们，然后最终停止，使沙子变硬并胶结成岩石，从而使它们保存下来并最终退化。
最稀有、退化最严重的古床形很可能是由古代水形成的，称为河流古床形。研究小组只在被认为是古代大洪水残留的地方发现了这些。
乔纳基表示，他很惊讶他们没有发现更多这样的河流古床形。
“火星上有大量干涸的河道，可能形成了更多的河流床形，但看起来它们的规模较小且河道填充不利于它们的保存。”他说。
研究小组估计，大多数古床形大约在 20 亿年前或更近的时期被固化在地质记录中。大多数床形很可能在形成和运输后被掩埋，可能是由于熔岩流或火山灰坠落等火山活动，直到侵蚀作用再次将它们显露出来，而其他床形则固化在岩石中而从未被掩埋。
“在其他情况下，北极冰盖上的活跃沙丘正在向古老的古沙丘迁移，导致古沙丘被侵蚀。季节性冰也会侵蚀沙丘， ”Chojnacki 说。“这些床形的多样性说明了太阳系中动态和条件的多样性。”
现在，这项调查已经揭示了火星上大量的古床形样本，研究小组希望找到可能朝着类似方向发展的现代沙丘场。
“虽然火星上的许多床形目前都处于活跃状态且在迁移，但其他区域仍处于静止状态，表明存在某种稳定过程，最终可能导致岩石化，”Chojnacki 说道。“了解这一连续过程有望让我们更好地了解这颗红色星球不断变化的气候条件。”