根据新模型古代火星含水层的地下水补给很少

发布时间：2024-02-26 16:28:34 栏目：精选知识

导读 火星曾经是一个潮湿的世界。这颗红色星球的地质记录显示了水在地表流动的证据——从河流三角洲到大规模山洪爆发形成的山谷。但一项新的研究...

火星曾经是一个潮湿的世界。这颗红色星球的地质记录显示了水在地表流动的证据——从河流三角洲到大规模山洪爆发形成的山谷。



但一项新的研究表明，无论古代火星表面有多少降雨量，只有很少一部分渗入火星南部高地的含水层。

德克萨斯大学奥斯汀分校的一名研究生通过使用一系列方法(从计算机模型到简单的粗略计算)对含水层的地下水补给动态进行建模，从而获得了这一发现。

无论复杂程度如何，结果都集中在同一个答案上——平均每年地下水补给量微不足道 0.03 毫米。这意味着，模型中无论在哪里下雨，每年平均只有 0.03 毫米的降雨量可以进入含水层，但仍然会产生今天地球上残留的地貌。

相比之下，为圣安东尼奥提供水的Trinity和Edwards-Trinity Plateau含水层的地下水年补给率一般在每年2.5至50毫米之间，大约是研究人员计算出的火星含水层补给率的80至1,600倍。

主要作者、杰克逊地球科学学院的博士生埃里克·希亚特 (Eric Hiatt) 表示，造成如此低的地下水流量的潜在原因有多种。下雨时，水可能大部分作为径流冲过火星地貌。或者可能只是根本没有下太多雨。

这些发现可以帮助科学家限制早期火星上能够产生降雨的气候条件。他们还表明，这颗红色星球上的水状况与当今地球上的水状况截然不同。

“事实上，地下水的过程并不那么大，这可能意味着其他事情也是如此，”希亚特说。“这可能会放大径流的重要性，或者可能意味着火星上的降雨量没有那么大。但这与我们对地球上[水]的看法根本不同。”

研究结果发表在《伊卡洛斯》杂志上。该论文的共同作者是杰克逊学院的博士生 Mohammad Afzal Shadab 以及教员 Sean Gulick、Timothy Goudge 和 Marc Hesse。

研究中使用的模型通过模拟“稳态”环境中的地下水流来进行工作，其中含水层的水流入和流出是平衡的。然后，科学家们改变了影响流动的参数——例如降雨的地点或岩石的平均孔隙率——并观察了为了维持稳定状态而必须改变的其他变量以及这些电荷的合理性。

虽然其他研究人员也使用类似技术模拟了火星上的地下水流，但该模型是第一个纳入三十亿年前火星表面希腊盆地、阿盖尔盆地和北欧盆地海洋影响的模型。

该研究还结合了卫星收集的现代地形数据。希亚特说，现代景观仍然保留着地球上最古老、最具影响力的地形特征之一——北半球低地和南半球高地之间的巨大海拔差异，被称为“大二分法”。这种二分法保留了过去地下水上升的迹象，其中地下水从含水层上升到地表。研究人员利用过去这些上升流事件的地质标记来评估不同的模型输出。

通过不同的模型，研究人员发现平均地下水补给率为每年 0.03 毫米，与已知的地质记录最接近。

这项研究不仅仅是为了了解这颗红色星球的过去。它对未来的火星探索也有影响。希亚特说，了解地下水流有助于了解今天在哪里可以找到水。无论您是在寻找古代生命的迹象，试图维持人类探险家的生存，还是制造火箭燃料返回地球，了解水最有可能在哪里都是至关重要的。

该研究由美国宇航局、德克萨斯大学地球物理研究所和德克萨斯大学行星宜居中心资助。