关键要点

  • 美国宇航局火星毅力号火星车上的探地雷达证实,由火星赤道以北的古老陨石撞击形成的杰泽罗陨石坑曾经拥有广阔的湖泊和河流三角洲。
  • 亿万年来,陨石坑内的沉积物沉积和侵蚀塑造了今天地表可见的地质构造。
  • 湖泊沉积物的发现增强了在毅力号收集的土壤和岩石样本中发现生命痕迹的希望。 

如果火星上曾经存在过生命,那么毅力号火星车对杰泽罗陨石坑底部湖泊沉积物的验证加强了在陨石坑中发现痕迹的希望。

在发表在《科学进展》杂志上的新研究中,由加州大学洛杉矶分校和奥斯陆大学领导的团队表明,在某个时候,陨石坑充满了水,在陨石坑底部沉积了沉积物层。随后,湖泊萎缩,河流携带的沉积物形成了一个巨大的三角洲。随着时间的流逝,湖泊消散,火山口中的沉积物被侵蚀,形成了今天在地表可见的地质特征。

雷达显示,沉积和侵蚀的时期发生在亿万年的环境变化中,证实了基于从太空获得的火星图像对杰泽罗陨石坑地质历史的推断是准确的。

“从轨道上,我们可以看到一堆不同的沉积物,但我们无法确定我们看到的是它们的原始状态,还是我们看到了一个漫长的地质故事的结论,”加州大学洛杉矶分校地球,行星和空间科学教授David Paige说。“要知道这些东西是如何形成的,我们需要看到表面之下。

自 2021 年以来,这辆火星车大约有一辆汽车那么大,携带七台科学仪器,一直在探索这个 30 英里宽的陨石坑,研究其地质和大气并收集样本。毅力号的土壤和岩石样本将由未来的探险队带回地球,并研究过去生命的证据。

2022 年 5 月至 12 月期间,毅力号从陨石坑底部驶向三角洲,这是一片广阔的 30 亿年前的沉积物,从轨道上看,类似于地球上的河流三角洲。

Lior Rubanenko、Emily Cardarelli、Justin Maki、David Paige、加州大学洛杉矶分校、加州理工学院喷气推进实验室、美国宇航局。
美国宇航局的“毅力号”火星车在火星表面行驶时拍摄的视频。
 

当火星车驶向三角洲时,毅力号的火星地下实验雷达成像仪RIMFAX仪器以10厘米的间隔向下发射雷达波,并测量从地表以下约20米深处反射的脉冲。通过雷达,科学家可以看到沉积物的底部,以揭示埋藏的火山口底部的顶面。

多年来对探地雷达的研究和对地球上RIMFAX的测试已经教会了科学家如何从雷达反射中读取地下层的结构和组成。生成的地下图像显示了可以解释为高速公路道路切割的岩层。

“一些地质学家说,雷达看到地表下的能力有点像作弊,”RIMFAX的副首席研究员佩奇说。

RIMFAX成像显示,夹在两个侵蚀期之间有两个不同的沉积物沉积期。加州大学洛杉矶分校(UCLA)和奥斯陆大学(University of Oslo)报告说,三角洲下方的火山口底部并不均匀平坦,这表明在湖泊沉积物沉积之前发生了一段时间的侵蚀。雷达图像显示,沉积物是规则的和水平的,就像沉积在地球上湖泊中的沉积物一样。在以前的研究中曾怀疑湖泊沉积物的存在,但这项研究已经证实了这一点。

第二个沉积时期发生在湖水位的波动使河流沉积了一个宽阔的三角洲,该三角洲曾经延伸到湖中很远的地方,但现在已经侵蚀回靠近河口的地方。

“我们在岩石记录中看到的变化是由火星环境的大规模变化驱动的,”佩奇说。“很酷的是,我们可以在如此小的地理区域看到如此多的变化证据,这使我们能够将我们的发现扩展到整个陨石坑的规模。

该研究由美国宇航局,挪威研究委员会和奥斯陆大学资助。