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「幽靈沙丘」新發現 助揭火星演化史

2018/7/13 — 11:00

資料圖片:火星表面沙丘(NASA/JPL-Caltech/Univ. of Arizona)

資料圖片:火星表面沙丘(NASA/JPL-Caltech/Univ. of Arizona)

研究人員從火星表面發現沙丘,或助科學家了解火星演化史。研究已刊於《Journal of Geophysical Research: Planets》。

火星凹凸不平的表面一直給予科學家新驚喜。天體生物學家 Mackenzie D. Day 及其指導教授 Davd Catling 利用人造衛星圖片,觀察到火星表面兩個不同區域,即諾克提斯迷宮 (Noctis Labyrinthus)希臘平原 (Hellas Planitia) 中,分別發現 480 及 300 個幽靈沙丘。

幽靈沙丘形成的方法:最初沙丘存在於火星表面,之後開始有岩漿或沉積物慢慢將沙丘底部覆蓋。這類岩漿或沉積物逐漸硬化。之後長期被風吹蝕後,露出原本埋藏地底的坑洞。這類坑洞就是沙丘倒模,即是「幽靈沙丘」。/Day, M. & Catling, D. (2018).

幽靈沙丘形成的方法:最初沙丘存在於火星表面,之後開始有岩漿或沉積物慢慢將沙丘底部覆蓋。這類岩漿或沉積物逐漸硬化。之後長期被風吹蝕後,露出原本埋藏地底的坑洞。這類坑洞就是沙丘倒模,即是「幽靈沙丘」。/Day, M. & Catling, D. (2018).

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科學家一般相信,遠古火星跟地球一樣擁有水流和活躍火山,而不同的沙丘也在同期慢慢形成。不過在 20 億年前,開始有岩漿帶著沉澱物蓋著沙丘,並使其硬化,倒模成一個個坑洞。從高空看起來,這類坑洞就如同沙丘般存在於火星表面。經過歲月洗禮,加上幽靈沙丘的沙土逐漸被風吹走,倒模而成的幽靈沙丘逐漸展現眼前。此前也在梅杜莎槽溝層 (Medusae Fossae Formation) 發現過類似的幽靈沙丘。

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今次在火星諾克提斯迷宮 (Noctis Labyrinthus)  發現的幽靈沙丘/Day, M. & Catling, D. (2018).

今次在火星諾克提斯迷宮 (Noctis Labyrinthus) 發現的幽靈沙丘/Day, M. & Catling, D. (2018).

地球科學家 Liza Lester 在博容形容,今次發現的沙丘形狀為「牛角包」般,與地球和火星常見的新月形沙丘 (Barchan Dunes) 相似。透過沙丘形狀估計,研究人員相信這些史前沙丘是由單一風向,相信是慢慢由北至南部將沙土推進而成。當時的風向或已跟現時火星的風向不同,了解幽靈沙丘結構或可反映火星史前氣候的改變。

希臘平原 (Hellas Planitia) 的幽靈沙丘/Day, M. & Catling, D. (2018).

希臘平原 (Hellas Planitia) 的幽靈沙丘/Day, M. & Catling, D. (2018).

除此以外,研究人員亦將這類幽靈沙丘與現存於火星的沙丘比較,由此發現位於諾克提斯迷宮的沙丘大約 76.2 米高,而希臘平原的幽靈沙丘則為其一半。

研究人員只能透過衛星圖片初部了解幽靈沙丘結構,但 Day 和 Catling 相信沙土有機會由潮濕沉積物形成,或許幽靈沙丘中尚有部份遠古沙土未被風吹走,將來可循此了解火星歷年來的氣候改變,甚至了解可能曾存在於火星上的生物演化史。

參考資料:
Science, ‘Ghost dunes’ spotted on Mars, 11 July 2018

報告:
Day, M.D. & Catling, D.C. (2018). Dune Casts Preserved by Partial Burial: The First Identification of Ghost Dune Pits on Mars. Journal of Geophysical Research: Planets, Published Online, DOI: 10.1029/2018JE005613

文/Edward Ho、審核/Alan Chiu 

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