火星上的“火山流”可能根本不是熔岩,而是泥浆

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科学家们刚刚发现,在火星上非常低的大气压和温度条件下,泥浆的流动与地球上的泥火山非常不同,事实上,它看起来非常像熔岩。

火星北部低地和沉积区布满了奇特的岩层,数以万计的圆锥形山丘,许多山顶上有小火山口,周围是由流动的液体冲刷而成的深沟,这听起来很像地球上的火山,但在火星这样的行星上,我们不能轻易地去那里看,那里的条件可能与地球非常不同,你只能小心翼翼地做出假设,火星上的特征可能类似于地球上的熔岩流,但地球上也有一种火山喷发出完全不同的东西——粘稠的淤泥。

科学家们刚刚发现,在火星上非常低的大气压和温度条件下,泥浆的流动与地球上的泥火山非常不同,事实上,它看起来非常像熔岩。英国兰开斯特大学的行星科学家莱昂内尔·威尔逊说:“我们在真空室中进行了模拟火星上泥浆释放的实验,”“这很有趣,因为我们在航天器图像中看到了火星上的许多流状特征,但火星表面的任何流动工具都还没有访问过这些特征,至于它们是熔岩流还是泥浆流,还存在一些不确定性。”

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(NASA/JPL-Caltech/University of Arizona)

长期以来,科学家们一直认为大量的水曾经在火星表面自由流动,在很短的一段时间内释放出来,在干涸之前侵蚀着地表,或者被火山活动和风吹来的沉积物覆盖,但是,被困在地表下的潮湿沉积物可能后来被地下压力推到地面上,形成了泥火山。这就是研究人员想要弄明白的。

他们的实验装置包括一个直径90厘米、长度为180厘米(35到70英寸)的低压圆柱形燃烧室。在7毫巴的压力下模拟火星大气压力进行15次实验,在1000毫巴的压力下模拟海平面上的地球大气压力进行6次实验,在这两组试验中,泥浆被倒在沙子上,冷却到与火星表面温度一致的-20摄氏度。然后,研究人员研究并描述了泥浆流过该表面的方式。

在陆地条件下,泥流不会膨胀,不会形成冰壳,也不会形成类似熔岩的流动。但火星上的泥浆确实是在火星上流动的,因为那里的大气压较低,当大气压力降低时,水的沸点也会降低。这就是为什么水在高海拔地区温度较低;如果你发现自己漂浮在太空中,没有防护装备,唾液就会从你的舌头上沸腾(还有其他更致命的东西)。

在模拟火星条件下对泥浆流动的影响令人着迷,泥浆中的水开始沸腾和蒸发,这个过程吸收了蒸汽中的潜热,这使泥浆冷却,表面的地壳结冰,“当然,我们已经知道,液态水在低压下会更快地沸腾,”德国DLR行星研究所的行星科学家恩斯特·豪伯(Ernst Hauber)说,然而,这种熟悉的效应对泥浆的影响在以前的实验中从未被研究过,第二次,我们发现,在观察其他行星表面的简单特征时,必须考虑不同的物理条件。我们现在知道,在分析某些流动现象时,我们需要同时考虑泥浆和熔岩。”

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Pahoehoe lava in the Galapagos. (Jason Hollinger/Flickr, CC BY 2.0)

地壳结冰后的情况是非常规则的,泥流的外观类似于在夏威夷和冰岛看到的pahoehoe熔岩流。仍在从底部向上挤压的泥浆从冰冷的地壳中喷出,渗出并重新冻结成一个新的流叶。但是,研究人员发现,虽然过程相似,但泥流的形状是不同的。

尽管这项研究也有局限性——例如,火星引力无法复制——但研究确实表明,在火星上,泥火山活动并非不可能。这项研究对太阳系中其他类型的火山活动也有重要意义,比如人们认为泰坦和冥王星等遥远天体上存在的冰火山。

这项研究已经发表在《自然地球科学》杂志上。

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6 条回复 A文章作者 M管理员
  1. 天文萌新

    融化的岩石喷出来了?

  2. 守夜人说(特邀作者)

    是什么液体呢?水?

    • 守夜人说(特邀作者)

      也有可能是内部的温度高,融化了岩石,然后喷出来的,喷出来之后就冷却了,就形成这个样子了,估计是硬的

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