火星上神秘的沟渠似乎是由地下二氧化碳冰块塑造而成

火星上真的曾经存在过生命吗？遗憾的是，目前尚无确凿证据。然而，似乎某种形式的生命是火星沙丘神秘沟壑形成背后的驱动力。乌得勒支大学的地球科学家洛内克·罗尔夫斯博士对这些沟壑的形成方式进行了研究。在一个实验装置中，她观察到二氧化碳冰块以一种独特的方式 “挖掘” 出了这些沟壑。

“感觉就像在看电影《沙丘》里的沙虫，” 罗尔夫斯说。她的研究结果发表在《地球物理研究快报》上。

此前，其他研究人员曾怀疑这些冰块可能在沟壑的形成过程中发挥作用。罗尔夫斯现在通过实验证明了这一点，即二氧化碳冰块确实能挖掘出那些沟壑，这是一种在地球上不存在且此前从未被任何人观察到的现象。

升华

在火星的冬季，当温度达到零下120摄氏度时，沙丘上会形成冰。冬季结束时，沙丘斜坡升温，冰块断裂，有些冰块长度可达一米。由于火星大气稀薄，温暖的沙丘沙子与冰之间存在巨大温差，冰的底部会立即变成气体，这一过程被称为升华。因为一千克气体所需的空间远远大于相同重量的冰，所以可以说冰 “爆炸” 了。

“在我们的模拟中，我看到这种高压气体如何将冰块周围的沙子向各个方向炸开，” 罗尔夫斯说。结果，冰块在斜坡上挖出一个坑，并被困在一个由沉降的沙子形成的小脊环绕的凹陷处。“然而，升华过程仍在继续，所以沙子不断被向各个方向炸开。”

由于这一过程，冰块逐渐向下移动，在身后留下一条又长又深的沟壑，沟壑两侧有小沙脊。这正是在这颗红色星球上发现的那种沟壑。

洛内克·罗尔夫斯研究火星上形成地貌的过程。例如，去年她发表了关于二氧化碳冰升华作为火星泥石流驱动力的研究。这些泥石流在陨石坑壁上切割出深深的沟壑。

“但这项研究中的沟壑看起来不同，” 罗尔夫斯解释道。“因此，这背后是一个不同的过程，但究竟是什么呢？这就是我着手要弄清楚的。”

火星舱

她与硕士生西蒙娜·维斯彻斯一起前往英国城市米尔顿凯恩斯，以解开这些不寻常的沙质沟壑背后的谜团。开放大学有一个 “火星舱”：这是一个模拟火星环境的设施。

“我们尝试了各种方法，模拟了不同陡峭角度的沙丘斜坡。我们让一块二氧化碳冰块从斜坡顶部落下，观察会发生什么，” 这位研究人员说。“在找到合适的斜坡后，我们终于看到了结果。二氧化碳冰块开始在斜坡上挖掘并向下移动，就像一只挖洞的鼹鼠或《沙丘》里的沙虫。看起来非常奇怪。”

但这些冰块究竟是如何形成的呢？“二氧化碳冰块在火星南半球沙漠沙丘的半山腰形成。冬季时，沙丘表面会形成一层二氧化碳冰，有时厚度可达70厘米。到了春季，这层冰开始升温并升华。

“这层冰的最后残余部分位于沙丘顶部背阴的一侧，当温度足够高时，冰块就会从这里断裂。一旦冰块到达斜坡底部并停止移动，冰就会继续升华，直到所有的二氧化碳都蒸发掉。最后在沙丘底部的沙子中留下一个凹坑，” 罗尔夫斯说。

为什么是火星？

为什么这颗行星如此吸引人们呢？“火星是我们最近的邻居。它是太阳系中唯一靠近‘宜居带’的岩石行星。这个区域与太阳的距离恰到好处，使得液态水的存在成为可能，而液态水是生命存在的先决条件。因此，关于生命起源以及可能存在的外星生命的问题，或许可以在这里找到答案，” 罗尔夫斯说。

“此外，研究其他行星地貌结构的形成，是一种跳出思考地球问题框架的方式。这能让你提出略有不同的问题，进而为我们地球上的地质过程带来新的见解。”