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作者：賈瑛卓（中國(guó)科學(xué)院月球與深空探測(cè)總體部、中國(guó)科學(xué)院國(guó)家空間科學(xué)中心）
文章來(lái)源于科學(xué)大院公眾號(hào)（ID：kexuedayuan）
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1877年，意大利天文學(xué)家“斯基亞帕雷利”（Schiaparelli）在通過(guò)望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)火星時(shí)發(fā)現(xiàn)，火星表面存在著一系列縱橫交錯(cuò)的直線狀網(wǎng)絡(luò)。他根據(jù)觀測(cè)結(jié)果繪制了一幅詳細(xì)的火星表面溝渠分布圖，當(dāng)時(shí)這些溝渠被稱為“火星運(yùn)河”。
“斯基亞帕雷利”繪制的火星表面特征圖（圖片來(lái)源：維基百科）
近年來(lái)，人類的深空探測(cè)技術(shù)飛速發(fā)展，大量火星探測(cè)數(shù)據(jù)以及具有極高分辨率的火星表面圖像被記錄下來(lái)，人們眼中火星的真實(shí)面貌也逐漸清晰了起來(lái)。這時(shí)，人們驚奇地發(fā)現(xiàn)，火星表面不但確實(shí)存在著許多峽谷和溝渠，其中不少還保留著大量流水沖刷的痕跡。
“水手谷”（Valles Marineris）太陽(yáng)系最大、最長(zhǎng)的峽谷，位于赤道附近，長(zhǎng)3760公里（圖片來(lái)源：NASA）
火星上有幾種“運(yùn)河”？
在太陽(yáng)系內(nèi)，只有火星與地球一樣，表面發(fā)育了大量的河道，保留了大量流水沖刷的痕跡。根據(jù)其形成年齡和表面特點(diǎn)，可劃分為三種水流地貌類型，即網(wǎng)狀河谷、外流河道和沖溝[1]。
網(wǎng)狀河谷是最古老的一類水流地貌，其寬度不超過(guò)幾公里，但是長(zhǎng)度卻可達(dá)上百甚至上千公里，深度一般為50-200米，形態(tài)類似于地球上干旱區(qū)的樹枝狀河流系統(tǒng)。網(wǎng)狀河谷的典型特征是具有陡峭的巖壁，并且大部分區(qū)域都具有短而粗的分支。網(wǎng)狀河谷主要在火星南部古老的諾亞紀(jì)地體上，而較年輕的北部平原則難覓其蹤跡，由此可以推斷這些網(wǎng)狀河谷非常古老，至少有38億年的形成歷史[1]。
火星表面較大的網(wǎng)狀河谷分布圖（圖片來(lái)源：《火星科學(xué)概論》）
位于霍頓撞擊坑（Holden Crater）附近的網(wǎng)狀河谷（圖片來(lái)源：維基百科）
外流河道是災(zāi)難性洪水形成的河道，寬度變化很大，從小于1公里到幾百公里都有，河道中常見淚滴狀孤島。外流河道形成于火星歷史的較晚期，但也有上億年甚至數(shù)十億年的歷史。最大的外流河道為長(zhǎng)達(dá)1580公里的“卡塞谷”（Kasei Vallis），其出口處超過(guò)400公里寬，深度超過(guò)2.5公里。“火星探路者”著陸于“克里斯”平原南部的一個(gè)沖刷地帶，那里被認(rèn)為是典型的外流河道的形貌。
火星上最大的外流河道“卡塞谷”（圖片來(lái)源：維基百科）
沖溝，這是火星上最有爭(zhēng)議的水流地貌，具有小型、線性的年輕侵蝕特征，并切入到陡坡之中。沖溝的寬度為幾米到幾十米，長(zhǎng)度上百米，要比網(wǎng)狀河谷小得多。它們大多分布在南半球中緯度地區(qū)的陡立斜坡上，表面無(wú)撞擊坑分布或撞擊坑較少，因此推測(cè)其形成時(shí)期相對(duì)較晚。
部分沖溝分布在撞擊坑和地塹的側(cè)壁上，被認(rèn)為與在火星早期氣候環(huán)境下存在了成千上萬(wàn)年的積雪融冰有關(guān)，并且它們的形態(tài)在逐年發(fā)生變化，預(yù)示著某些強(qiáng)烈地質(zhì)作用過(guò)程的發(fā)生。
凱撒撞擊坑壁上的沖溝圖（圖片來(lái)源：NASA）
火星上的“河道”意味著什么？
科學(xué)家對(duì)這些特征是如何形成的產(chǎn)生了濃厚興趣，并開展了大量的研究，主要從這些形貌特征去反演或研究火星水體活動(dòng)的演變。
科學(xué)家們普遍認(rèn)為在火星形成之后不久，其表面是溫暖、濕潤(rùn)和有大量流水的。水流在流動(dòng)的過(guò)程中攜帶大量泥沙，并推動(dòng)河底礫石，具有侵蝕作用和搬運(yùn)能力，對(duì)火星形貌的形成具有一定改造能力。
一系列的科學(xué)問(wèn)題依然困擾著我們：
火星早期存在多少水？
火星表面水不斷減少，這些水哪去了？
火星表面水的酸堿度和化學(xué)組成如何演化？
火星表面水如何與大氣相互作用，并通過(guò)電離層逃離火星？
火星地下凍土和冰川的水量如何估計(jì)？
火星地下水系統(tǒng)如何形成及特征是什么？
…….
相信隨著對(duì)火星的不斷探索，終有一天我們會(huì)得到答案。
參考文獻(xiàn)：
[1] 歐陽(yáng)自遠(yuǎn)，鄒永廖. 火星科學(xué)概論. 上海科技教育出版社.2015.12
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