沙丘|火星沙丘“发育不良”为哪般


沙丘|火星沙丘“发育不良”为哪般
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(a)火星恒河峡谷廻窝沙丘,外形与新月形沙丘相似;(b)火星水手号峡谷爬坡沙丘,呈片状、新月形和格状;(c)火星海拉斯盆地落坡沙丘,位于障碍物下风向堆积形成的线形和新月形沙丘 。图片来源:NASA
火星,总是能引发人类无限遐思和探索追寻,从小说、电影,到各国政府或私人企业的“探火”计划,火星的关注热度愈发高涨 。
10月上旬,我国首次公开火星探测器“真容”,表明我国火星探测准备工作已就绪 。对此,太原师范学院副教授李继彦颇有感慨:“我还在读博士的时候,一位空间探测的科研前辈曾经透露,中国火星探测器预计到2028年发射 。哪想到这么快梦想就要成为现实了!”
对这个消息感到兴奋的,还有李继彦的合作者——陕西师范大学副校长董治宝,他在国内率先开展火星风沙地貌研究,相关成果将为我国火星探测打下坚实基础 。
我来自地球,风沙来自火星
经典科幻小说《沙丘》中,有句话传播甚广:人类每次正视自己的渺小,都是自身的一次巨大进步 。
对外太空的探索自古有之 。在行星中,火星在地球的人气,近现代以来已经超越了离地球更近的金星,甚至已经有关于移民火星的讨论 。
为什么是火星?
金星其实比火星热得多,其表面温度超过400摄氏度,表面压力为地球压力的90余倍,再加上长年特大风暴、强酸雨等特点,造成探测器难以接近 。其他行星由于距离等因素,更加难以探测 。
而火星地表环境相对更“友好”:白天地表可以达到27摄氏度,还被发现流动水,并且大气稀薄有利于探测 。这都是火星更受欢迎的客观原因 。
但对火星的探测、研究,我国属于起步较晚的 。全球最早的火星探测器于1964年成功发射,因此国外地质学家早于上世纪70年代已经通过影像资料开展火星地形地貌的研究 。
董治宝告诉《中国科学报》,火星上现代地表过程极不活跃,没有强烈的大气对流,流动水也近乎没有,相关研究很难开展,而风沙地貌过程是公认的火星最普遍、最活跃的现代地貌过程,因此这是目前获取火星环境信息最可靠的依据之一 。
针对中国广袤的干旱区,董治宝一直从事风沙物理、土壤风蚀等方面的基础研究 。自从20世纪末做访问学者时,在美国宇航局(NASA)相关实验室接触行星地貌研究后,他就陆续与国际同行、机构开展合作,把一项最接地气的研究做到了太空 。
火星沙丘地貌的首次分类
【沙丘|火星沙丘“发育不良”为哪般】在未能进行火星现场研究的情况下,在地球找到接近火星地表环境的区域,开展“类火星”研究是必不可少的手段 。
2012年,董治宝团队申请到了国家自然科学基金重点项目“青藏高原及其邻近地区沙漠中的类火星风沙地貌研究”,李继彦正式与董治宝合作进行该方向研究 。李继彦介绍:“尽管差异仍然巨大,但青藏高原荒漠的低温和低气压是地球上与火星相似性最高的地区 。”相关成果已经为青藏高原沙漠研究打下重要基础 。
除此之外,一种更重要的研究方法是,利用覆盖火星全球的高分辨率遥感影像,在地理信息系统软件的支持下,认识火星沙丘地貌的形态学特征,挖掘所蕴含的风沙地貌学意义 。
陕西师范大学行星风沙科学研究院执行院长吕萍,在董治宝团队中是负责数值建模及沙丘形成演变动力学过程研究 。
她介绍,风沙地貌一般分为两类:风蚀地貌、风积地貌 。其中,风积地貌主要指各种类型的沙丘,沙丘与其发育环境有着良好的对应关系,从中可以分析出火星大气运动、地表过程、环境和演化历史等丰富信息 。例如,沙丘地貌的形态特征成为推断火星北极表面风场及其季节变化的依据 。

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