毅力号的首篇论文确认:杰泽罗陨石坑曾为湖泊,还发生过洪水事件

NASA爱好者 2021-10-15 09:22

上面的图片由毅力号漫游车的桅杆变焦相机系统于 2021417日拍摄,其中可以看到被毅力号任务科学团队称为陡坡a”的地势。

图片来源:NASA/喷气推进实验室-加州理工/亚利桑那州立大学(ASU/马林空间科学系统公司(MSSS


美国航空航天局(NASA)的毅力号(Perseverance)火星探测器发布的照片表明,杰泽罗陨石坑(Jezero Crater)在历史上曾经历过重大的洪水事件。


毅力号火星车的科学团队发表了一项新研究,详细介绍了杰泽罗陨石坑中现已干涸的湖泊区域,和它比此前假设的更为复杂和有趣的水文循环。这些发现基于毅力号火星车提供的一组细节成像,拍摄的对象为一群狭长而陡峭的斜坡,类似悬崖或三角洲中的陡坡。很久以前,陨石坑中曾充盈着湖水,而这些斜坡则是陨石坑湖泊水源入口处积聚的沉积物形成的。


图像显示,在数十亿年前,当火星的大气层厚到足以支持水流过火星表面时,杰泽罗的扇形流域三角洲经历了晚期洪水事件,进而将岩石和碎片从陨石坑外的高地带入其中。


沿着火星杰泽罗陨石坑三角洲,有一处狭长而陡峭的斜坡,被称为三角洲陡坡Delta Scarp),上面的这张镶嵌图由5张图像组成,由毅力号火星车的桅杆变焦相机系统数据生成。顶部的插图是由远程显微成像仪于2021317日拍摄的特写,它是毅力号超级分析相机的一部分。

图片来源:NASA/喷气推进实验室-加州理工/美国洛斯·阿拉莫斯国家实验室(LANL/法国国家空间中心(CNES/法国国家科学研究中心(CNRS/亚利桑那州立大学/马林空间科学系统公司


细节图像由毅力号火星车的左右桅杆变焦相机(Mastcam-Z)及其远程显微成像仪(Remote Microscopic ImagerRMI,超级分析相机SuperCam的一部分)拍摄,它们还提供了最适合毅力号寻找岩石和沉积物样本的位置线索,包括可能包含有机物和其他证据以表明那里曾经存在生命的线索。


长期以来,火星车团队一直在计划对这片三角洲进行探访,因为它可能隐藏着古代微生物存在过的迹象。该任务的主要目标之一是收集相关火星样本,通过后续的火星样本返回(Mars Sample Return)任务带回地球,使科学家能够在地球上使用体积过大而无法带到火星的实验室设备来对这些材料进行分析。


毅力号这张三角洲陡坡图像的相关论文(DOI: 10.1126/science.abl4051),已于当地时间107日在线发表在《科学》(Science)杂志上,这是自毅力号火星车218日着陆火星以来,基于其所获数据发表的第一项研究。


这张带有注释的图像显示了NASA毅力号漫游车(右下)、科迪亚克小山(左下)和沿杰泽罗陨石坑三角洲的几个著名陡峭斜坡(被称为悬崖陡坡)的位置。

图片来源:NASA/喷气推进实验室-加州理工/亚利桑那大学(University of Arizona/美国地质调查局(USGS



毅力号的科迪亚克时刻


在拍摄这张图像时,陡坡位于毅力号火星车的西北方向,距离大约1.2英里(2.2千米)。在火星车的西南部大约相同的距离处,还显露了另一处突出的岩石,任务团队称之为科迪亚克Kodiak)小山。在遥远的过去,科迪亚克小山位于三角洲的南部边缘处,这在当时应该是一个完整的地质结构。


在毅力号到达之前,只有轨道探测器拍到过科迪亚克小山。毅力号火星车的桅杆变焦相机和远程显微成像仪捕获的图像,首次从火星表面的视角上揭示了沿科迪亚克小山东面的地层学信息,包括岩石层的顺序和位置,以及地质沉积物相对形成时间的信息。科迪亚克小山倾斜和水平的分层结构,是地质学家在地球的河流三角洲中所能看到的。


我们之前从来没有火星上看到保存如此完好的地层,来自法国南特行星科学和地球动力学实验室(Laboratoire de Planétologie et Géodynamique)的毅力号科学家、该论文的第一作者尼古拉斯·曼戈尔德(Nicolas Mangold)说,这就是所谓的关键观测结果了,让我们能够一锤定音地确认杰泽罗曾经存在湖泊和河流三角洲。在抵达三角洲之前几个月更好地了解这些水文信息,将会在未来为我们带来巨大的收益。


科迪亚克小山的结果的确很重要,但让毅力号任务团队科学家最为惊喜的,还是西北方向上的陡坡信息。


这张科迪亚克的图像由毅力号的桅杆变焦相机系统于2021222日所拍摄,科迪亚克小山是杰泽罗陨石坑内一处扇形沉积物积聚的残余物。

图片来源:NASA/喷气推进实验室-加州理工/亚利桑那州立大学/马林空间科学系统公司



移动的巨石


这些陡坡的图像显示出了类似科迪亚克下半部分的分层,但在每个陡坡更遥远的外壁和顶部,桅杆变焦相机和远程显微成像仪拍到了石块和巨石。


我们在陡坡上看到了不同的层次,其中包含高达5英尺(1.5米)的巨石,我们知道这些巨石本不该出现在那里。曼戈尔德说。


这些层次结构意味着,作为三角洲水源的缓慢蜿蜒的水道,在后来一定因快速移动的山洪而发生了改变。曼戈尔德和科学团队估计,运输巨石所需的洪流速度,必须高达420英里/小时(630千米/小时),毕竟其中一些巨石有数十千米长。


这些结果也对采样岩石的选择策略产生了一定影响,英国帝国理工学院(Imperial College)的毅力号科学家、论文的共同作者桑吉夫·古普塔(Sanjeev Gupta)说,三角洲底部最细粒度的材料可能包含了我们寻找有机物和生物特征证据的最佳选择,而陡坡顶部的巨石将使我们能够对古老的地壳岩石进行采样,这两者都是在火星样本返回任务之前对岩石进行采样和缓存的主要目标。


四个突出的悬崖或悬崖的位置

这张带有注释的镶嵌图显示了沿杰泽罗陨石坑三角洲的4处突出陡坡的位置。这些图像由NASA毅力号火星车上的桅杆变焦相机系统于2021417日所拍摄。

图片来源:NASA/喷气推进实验室-加州理工/亚利桑那州立大学/马林空间科学系统公司



深度不断变化的陨石坑湖泊


在曾经是湖泊的杰泽罗陨石坑历史早期,我们认为湖泊的水位已经足够高,足以触及陨石坑的东缘顶部,轨道器拍摄的图像显示出了一条流出河道的遗迹,而新的论文对这一假设进行了补充,描述了杰泽罗湖泊的大小曾随着时间的推移而大幅波动,在水体最终完全消失之前,它的水位上升和下降了数十米。


虽然不知道这些水位波动是由洪水还是更为渐进的环境变化所引起的,但科学团队已经确定的是它们发生在杰泽罗三角洲历史的后期,当时的湖泊水位比湖泊的最高水位低了至少330英尺(100米)。任务团队期待在未来获得更多信息,而这片三角洲将成为毅力号团队明年即将进行的第二次科学活动的起点。


更好地了解杰泽罗三角洲是理解这一地区水文变化的关键,古普塔表示,它或许还能为我们了解整个火星干涸的原因提供宝贵的信息。



关于毅力号任务的更多信息

 

毅力号任务在火星上的主要目标是天体生物学,包括寻找古微生物生命的迹象。毅力号将对火星的地质和过去的气候进行表征,为未来人类探索红色星球铺平道路,除此之外,毅力号任务还是第一个收集和储存火星岩石和风化层(regolith,破碎的岩石和尘土)样本的任务。

 

NASA与欧洲空间局(European Space AgencyESA)合作进行后续的飞行任务,将探测器送往火星,从火星表面收集暂时缓存的样本,然后将它们返回地球进行进一步的分析。

 

火星2020Mars 2020)毅力号任务是一个更大计划的一部分,这项计划包括针对月球的一系列任务,以此为人类探索火星作准备。


喷气推进实验室由位于加利福尼亚州帕萨迪纳市的加州理工学院(Caltech)为NASA代为管理,毅力号的建造和运营管理由喷气推进实验室负责。

 

毅力号火星探测任务的更多相关信息请见:

mars.nasa.gov/mars2020/

nasa.gov/perseverance



参考来源:

[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

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

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