1877年，意大利天文學家“斯基亞(ya) 帕雷利”（Schiaparelli）在通過望遠鏡觀測火星時發現，火星表麵存在著一係列縱橫交錯的直線狀網絡。他根據觀測結果繪製了一幅詳細的火星表麵溝渠分布圖，當時這些溝渠被稱為(wei) “火星運河”。

“斯基亞(ya) 帕雷利”繪製的火星表麵特征圖

（圖片來源：維基百科）

近年來，人類的深空探測技術飛速發展，大量火星探測數據以及具有極高分辨率的火星表麵圖像被記錄下來，人們(men) 眼中火星的真實麵貌也逐漸清晰了起來。這時，人們(men) 驚奇地發現，火星表麵不但確實存在著許多峽穀和溝渠，其中不少還保留著大量流水衝(chong) 刷的痕跡。

“水手穀”（Valles Marineris）太陽係最大、最長的峽穀，位於(yu) 赤道附近，長3760公裏（圖片來源：NASA）

火星上有幾種“運河”？

在太陽係內(nei) ，隻有火星與(yu) 地球一樣，表麵發育了大量的河道，保留了大量流水衝(chong) 刷的痕跡。根據其形成年齡和表麵特點，可劃分為(wei) 三種水流地貌類型，即網狀河穀、外流河道和衝(chong) 溝[1]。

網狀河穀是最古老的一類水流地貌，其寬度不超過幾公裏，但是長度卻可達上百甚至上千公裏，深度一般為(wei) 50-200米，形態類似於(yu) 地球上幹旱區的樹枝狀河流係統。網狀河穀的典型特征是具有陡峭的岩壁，並且大部分區域都具有短而粗的分支。網狀河穀主要在火星南部古老的諾亞(ya) 紀地體(ti) 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狀河穀非常古老，至少有38億(yi) 年的形成曆史[1]。

火星表麵較大的網狀河穀分布圖

（圖片來源：《火星科學概論》）

位於(yu) 霍頓撞擊坑（Holden Crater）附近的網狀河穀

（圖片來源：維基百科）

外流河道是災難性洪水形成的河道，寬度變化很大，從(cong) 小於(yu) 1公裏到幾百公裏都有，河道中常見淚滴狀孤島。外流河道形成於(yu) 火星曆史的較晚期，但也有上億(yi) 年甚至數十億(yi) 年的曆史。最大的外流河道為(wei) 長達1580公裏的“卡塞穀”（Kasei Vallis），其出口處超過400公裏寬，深度超過2.5公裏。“火星探路者”著陸於(yu) “克裏斯”平原南部的一個(ge) 衝(chong) 刷地帶，那裏被認為(wei) 是典型的外流河道的形貌。

火星上最大的外流河道“卡塞穀”

（圖片來源：維基百科）

衝(chong) 溝，這是火星上最有爭(zheng) 議的水流地貌，具有小型、線性的年輕侵蝕特征，並切入到陡坡之中。衝(chong) 溝的寬度為(wei) 幾米到幾十米，長度上百米，要比網狀河穀小得多。它們(men) 大多分布在南半球中緯度地區的陡立斜坡上，表麵無撞擊坑分布或撞擊坑較少，因此推測其形成時期相對較晚。

部分衝(chong) 溝分布在撞擊坑和地塹的側(ce) 壁上，被認為(wei) 與(yu) 在火星早期氣候環境下存在了成千上萬(wan) 年的積雪融冰有關(guan) ，並且它們(men) 的形態在逐年發生變化，預示著某些強烈地質作用過程的發生。

凱撒撞擊坑壁上的衝(chong) 溝圖（圖片來源：NASA）

火星上的“河道”意味著什麽(me) ？

科學家對這些特征是如何形成的產(chan) 生了濃厚興(xing) 趣，並開展了大量的研究，主要從(cong) 這些形貌特征去反演或研究火星水體(ti) 活動的演變。

科學家們(men) 普遍認為(wei) 在火星形成之後不久，其表麵是溫暖、濕潤和有大量流水的。水流在流動的過程中攜帶大量泥沙，並推動河底礫石，具有侵蝕作用和搬運能力，對火星形貌的形成具有一定改造能力。

一係列的科學問題依然困擾著我們(men) ：

火星早期存在多少水？

火星表麵水不斷減少，這些水哪去了？

火星表麵水的酸堿度和化學組成如何演化？

火星表麵水如何與(yu) 大氣相互作用，並通過電離層逃離火星？

火星地下凍土和冰川的水量如何估計？

火星地下水係統如何形成及特征是什麽(me) ？

…….

相信隨著對火星的不斷探索，終有一天我們(men) 會(hui) 得到答案。

參考文獻：

[1] 歐陽自遠，鄒永廖. 火星科學概論. 上海科技教育出版社.2015.12

作者：賈瑛卓

單位：中國科學院月球與(yu) 深空探測總體(ti) 部、中國科學院國家空間科學中心

文章首發於(yu) 科學大院，僅(jin) 代表作者觀點，不代表深圳科普網立場。


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