火星上奇異的波紋狀沙地

機遇號發回的波紋沙地照片

　　據美國太空網報道，火星上有一種奇特地貌波紋狀沙地，它們的面積要小於這顆紅色星球上的巨型沙丘，但同時又比在地球上發現的沙地大。在對美國宇航局「火星全球勘探者」號飛船拍攝的1萬多張從南極到北極的圖片進行分析後，科學家對這種火星地貌的認識越來越深入。然而，即使獲得這些新信息，這種獨特的波紋狀沙地的形成仍是個謎。

　　從南極到北極

　　這種與眾不同的地貌特徵被稱之為「橫向風蝕沙脊」，是由風吹動顆粒形成的，整個過程中出現的空氣移動被稱之為「風成過程」。風將沙脊吹成不同形狀，其中包括普通波紋、叉狀波紋、蛇形蜿蜒波浪、月牙以及複雜重疊的網狀。科學家之所以對橫向風蝕沙脊進行研究是因為它們能夠提供火星過去和現在氣候過程的線索。除此之外，它們也成為宇航局的火星車在火星跋涉時遭遇的一個陷阱，「機遇」號火星車就曾陷入這種沙地之中。

　　位於亞利桑那州圖森的行星科學研究所的馬特·巴爾默(Matt Balme)及其同事，對火星軌道器照相機拍攝的1萬多張從南極到北極的橫向風蝕沙脊圖片進行了全面研究，以進一步瞭解這種奇怪的地貌特徵。軌道器照相機是「火星全球勘探者」號飛船的組成部分，飛船於1996年發射，繞火星軌道運行至少持續到2006年，當時它停止對發出的指令信號作出任何反應。

　　從這些圖片獲取的信息如下：

　　1. 相對於火星北半球來說，橫向風蝕沙脊在南半球更為普遍。

　　2. 橫向風蝕沙脊是在北緯30度和南緯30度之間的一個赤道帶發現的。

　　3. 存在於兩種截然不同的環境中：靠近層狀地形或者靠近大黑沙丘。

　　4. 在本初子午線平地(位於火星南緯2度的一個平地)和南緯隕坑較為普遍。

　　除了火星軌道器照相機外，「機遇」號也為科學家提供了橫向風蝕沙脊的信息。2005年，「機遇」號遭遇其中一個波紋狀沙地，由於車輪牢牢地陷入沙地不能自拔，這輛火星車整整有6周時間停滯不前。從「機遇」號被沙地「扣押」的時間來看，這個橫向風蝕沙脊應該是由大小在大約0.08英吋(2毫米)到0.2英吋(5毫米)之間的顆粒物質形成的一個外層構成，外層之下是大量細顆粒和粗顆粒形成的混合結構。

　　如何形成？

　　巴爾默解釋說，橫向風蝕沙脊的形成需要兩個條件，一個是大量沉積物，另一個是強風。沉積物這個條件幫助解釋了為什麼這種地貌特徵會在沙丘和層狀地形附近出現。沙丘和層狀地形(由古時候的沙丘、海洋、湖泊沉積物或者火山灰層形成)為橫向風蝕沙脊的形成提供了「原材料」。陡坡在侵蝕過程中也為橫向風蝕沙脊形成提供了額外的顆粒。巴爾默說，這一因素可以解釋為什麼橫向風蝕沙脊被限制在火星的中央地帶，因為陡坡通常不存在於火星中部到高緯度之間的地區。

　　此外，橫向風蝕沙脊的歷史也已經很悠久了：層狀地形附近的沙脊年代通常可追溯到幾百萬年前並且已處於不活動狀態；大黑沙丘附近的沙脊相對比較「年輕」，可能仍處在活躍的形成和移動狀態。巴爾默說：「我認為在大黑沙丘附近發現的橫向風蝕沙脊非常年輕，黑沙丘的歷史也非常短，因為沙子被吹落沙丘的過程為橫向風蝕沙脊的形成提供了能量。層狀地形附近一度發生比較活躍的沉積物運移過程，但現在已經停止了，說明一種與動力學有關的環境已發生變化。我們似乎可以將橫向風蝕沙脊作為一個界線標記，用以幫助解釋火星古代氣候。」

　　過去氣候 未來工作

　　當前用於研究火星大氣環流模式的模型不可能提供大量證據，因此很難確定火星現在的風活動類型以及大氣密度與過去相比是否發生重大變化。巴爾默說：「但我認為，我們正在研究的火星地況能夠說明可能存在不同的類型和密度。『火星全球勘探者』號和『高分辨率成像科學實驗』照相機(搭乘火星偵察軌道器進入太空，後者正饒火星軌道運行)進行的觀測，為我們提供了非常寶貴的數據，進而幫助我們設計出相關模型。」

　　除了是什麼過程形成橫向風蝕沙脊外，科學家也同樣不清楚到底是什麼物質促成了富於變化的橫向風蝕沙脊地帶，以及為什麼地球沒有像火星一樣存在如此大面積的地貌特徵。巴爾默說：「在未來幾年，我們將獲得『高分辨率成像科學實驗』拍攝的更多照片，進而得到更多信息，例如高度與間距以及橫向風蝕沙脊是與地球上發現的沙丘還是波紋沙地存在更多相似之處。」巴爾默表示，『高分辨率成像科學實驗』拍攝的橫向風蝕沙脊圖片時間間隔較長，能夠顯示一些沙脊地帶出現的小規模移動，進而指明哪些沙脊仍處於活躍狀態，同時也可能揭開它們如何形成的秘密。