新理论或可以解开火星表面沙粒产生波纹的成因

新理论或可以解开火星表面沙粒产生波纹的成因 在这幅火星沙丘顶面的照片中,可以看到两种大小的风刻波纹。地球上也有沙丘和较小的波纹。较大的波纹大约相隔 10 英尺(3 米)是地球上没有的类型。图片来源:NASA/JPL-Caltech/MSSS这就是内盖夫本古里安大学物理学家 Hezi Yizhaq 教授和 Itzhak Katra 教授及其来自丹麦、德国、意大利、中国和美国的同事在《自然-地球科学》杂志上发表的封面文章中提出的观点。纳米布沙漠的风在沙地上掀起大小不一的波浪。从高高的沙丘上往下看,可以看到细沙形成的笔直的小波浪,以及覆盖着颗粒粗沙的更大的巨浪。粗沙呈灰色,而形成沙丘的细沙呈红色。图片来源:Hezi Yizhaq 教授2015 年,美国国家航空航天局好奇号探测器在火星上拍摄到的沙纹显示出两种截然不同的形态大波纹(米级)和较短的"撞击"波纹形态(分米级)。此后提出的主流理论认为,较小尺度的波纹是由风传播的颗粒的撞击机制产生的,就像地球上的普通波纹一样,而较大的波纹则是由于水动力不稳定性形成的,就像水下波纹一样。此外,人们还认为,在火星上产生波纹的物理条件不可能在地球上产生波纹。实验证据然而,伊扎克教授和卡特拉教授利用本-古里安大学的风洞和奥胡斯大学的火星隧道通过实验证明,地球上可能存在这种现象,只是我们还没有注意到,因为我们不知道应该去寻找它。伊扎克教授解释说,模仿火星沙并不容易,因为火星沙比地球上的沙更细,但当他们决定尝试用小玻璃球来代表细沙粒时,突破出现了。内盖夫本古里安大学风洞中接收到的直径为 90 微米的玻璃球产生的波浪。从图中可以看到两种尺度的波。波长为几厘米的小波和波长约为 10 厘米的大波类似于水流产生的波浪。"好奇号"火星车发现火星上存在两种尺度的波浪。图片来源:Hezi Yizhaq 教授/BGU此外,国际研究小组还提出了一个统一的理论框架,用以解释火星和地球上的沙纹。在最基本的层面上,火星上由风引起的沙纹看起来就像地球上由水引起的沙纹。"要证明我们的理论,还需要进行更多的研究,包括实地考察和实验,但能在我研究了 20 多年的领域中提出如此崭新的理论,实在令人惊叹。走出去,尝试在地球上发现可以在火星上清楚看到的东西,这令人兴奋,"Yizhaq 教授说。丹麦奥胡斯大学的风洞可以将压力降低到火星上的压力,而火星上的压力比地球上的大气压力小 200 倍。风洞位于红色大水箱内。图片来源:Hezi Yizhaq 教授/BGU编译来源:ScitechDaily ... PC版: 手机版:

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《波纹 》 简介:推测影片以波纹为意象,讲述一段平静生活被打破后,产生层层 “波纹” 的故事,可能涉及情感、命运的起伏,充满诗意与情感张力 标签: #波纹 #情感起伏 #命运波折 #意象叙事 文件大小 NG 评论区查看资源

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探测火星地震是发现火星地下深处隐藏水的新方法

探测火星地震是发现火星地下深处隐藏水的新方法 研究人员正在探索利用来自火星地震的地震电波信号探测火星地下水的可能性,这种方法受到地球上类似技术的启发,但针对火星的独特条件进行了调整。这种捕捉地震波穿过含水层时产生的电磁信号的方法可以揭示火星地表深处隐藏的水源,有可能彻底改变我们对火星上的水及其分布的认识。图片来源:NASA/JPL-Caltech美国国家航空航天局/JPL-加州理工学院如果火星上现在有液态水的话,可能会因为埋藏太深而无法用地球上的传统方法探测到。不过,宾夕法尼亚州立大学的科学家们认为,一种涉及分析火星地震(火星上的地震)的新技术可能会带来突破。地震穿过地下蓄水层时,会产生电磁信号。在发表于《行星研究》(JGR Planets)的一项研究中,研究人员展示了这些信号如何可能揭示火星地表下几英里处是否有水。主要作者诺兰-罗斯(Nolan Roth)是宾夕法尼亚州立大学地球科学系的一名博士候选人,他认为这种方法可以为分析未来的火星任务数据铺平道路。美国国家航空航天局(NASA)的"洞察"(InSight)火星着陆器拍摄的最后一张照片显示,2022 年,着陆器上的地震仪在这颗红色星球的表面工作。一个科学家小组建议,利用着陆器上的地震仪和磁力仪的数据,可以帮助揭示火星地表深处是否存在液态水。图片来源:NASA/JPL-Caltech火星地震探测地下水的潜力罗思说:"科学界有一种理论,认为火星曾经有海洋,在其历史进程中,所有的水都消失了。但有证据表明,一些水被困在地表下的某个地方。只是我们还没有找到。我们的想法是,如果我们能找到这些电磁信号,那么我们就能找到火星上的水。"如果科学家想在地球上找到水,他们可以使用地面穿透雷达等工具来绘制地下地图。但科学家们说,这种技术在地表下数英里处无效,而火星上的水可能就在这个深度。相反,研究人员建议采用一种新颖的地震电法,这是一种较新的技术,用于非侵入性地描述地球地下的特征。当地震波穿过地下含水层时,岩石和水运动方式的差异会产生电磁场。研究人员表示,地表的传感器可以听到这些信号,从而揭示含水层的深度、体积、位置和化学成分等信息。火星地震信号的优势罗思说:"如果我们聆听在地表下移动的火星地震,如果它们穿过水,就会产生这些奇妙、独特的电磁场信号。这些信号可以诊断出火星上目前的、现代的水"。在水资源丰富的地球上,使用这种方法识别活跃的含水层具有挑战性,因为即使在含水层之外的地下也有水存在,当地震波穿过地层时会产生其他电信号。科学家们说,必须将这种背景噪声与含水层信号分离,才能准确识别和描述含水层。宾夕法尼亚州立大学地球科学副教授、罗斯的顾问和合著者朱铁元说:"在火星上,近地表肯定是干燥的,不需要这样的分离。与地球上经常出现的地震电波信号不同,火星表面自然地消除了噪音,暴露出有用的数据,使我们能够确定几个含水层的特性"。在研究中模拟火星地下研究人员创建了一个火星地下模型,并添加了含水层,以模拟地震电法的性能。他们发现,他们可以成功地利用这项技术分析含水层的细节,包括含水层的厚度或厚度,以及含盐量等物理和化学特性。罗斯说:"如果我们能够理解这些信号,我们就能回过头来描述含水层本身的特征。这将为我们提供比以往任何时候都更多的制约因素,帮助我们了解今天火星上的水以及它在过去 40 亿年中的变化情况。这将是向前迈出的一大步。"利用火星上的现有数据和工具罗斯说,未来的工作将令人惊讶地涉及分析已经在火星上收集到的数据。美国国家航空航天局于2018年发射的"洞察"号着陆器向火星运送了一个地震仪,该地震仪一直在监听火星地震并绘制地下地图。然而,地震仪很难将水与气体或密度较低的岩石区分开来。不过,这次任务还包括一个磁力计,作为帮助地震仪的诊断工具。科学家们说,将磁力计和地震仪的数据结合起来,可以发现地震电波信号。研究人员说,在未来的美国国家航空航天局任务中派出专门的磁强计进行科学实验,可能会取得更好的结果。"这不应该仅限于火星例如,这项技术有潜力测量木星卫星上冰海洋的厚度。"我们想向社会传递的信息是,有这样一种前景广阔的物理现象过去较少受到关注可能在行星地球物理学方面具有巨大的潜力"。编译自/scitechdaily ... PC版: 手机版:

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针对亚北极的新研究可以揭示火星寒冷冰冷的过去

针对亚北极的新研究可以揭示火星寒冷冰冷的过去 几十年来,火星是否曾经孕育生命的问题一直吸引着科学家和公众的想象力。这一发现的核心是深入了解地球邻居火星过去的气候:这颗行星是否温暖潮湿,拥有与我们地球上相似的海洋和河流?还是寒冷而冰冷,因此可能不那么容易支持我们所知的生命?一项新的研究发现,火星上的土壤与加拿大纽芬兰的土壤有相似之处,都属于寒冷的亚北极气候。从美国宇航局好奇号漫游车看到的盖尔陨石坑边缘和坑底。图片来源:NASA/JPL-Caltech这项研究发表在7月7日的《通讯地球与环境》(Communications Earth and Environment)杂志上, 研究人员在地球上寻找与火星盖尔环形山具有相似物质的土壤。科学家经常利用土壤来描述环境历史,因为土壤中的矿物质可以讲述地貌随时间演变的故事。进一步了解这些物质是如何形成的,有助于回答有关这颗红色星球历史条件的长期问题。盖尔陨石坑的土壤和岩石提供了 30 亿年至 40 亿年前火星气候的记录,当时火星上的水量相对丰富这也是地球上首次出现生命的时期。"盖尔陨石坑是一个古湖床显然曾经有水存在。但水存在时的环境条件如何呢?"现就职于 DRI 的土壤学家和地貌学家安东尼-费尔德曼(Anthony Feldman)说。"我们永远也不可能找到与火星表面直接类似的东西,因为火星和地球的条件差别太大了。但我们可以研究地球条件下的趋势,并利用这些趋势尝试推断火星问题。"纽芬兰台地的研究地点。图片来源:Anthony Feldman/DRI美国国家航空航天局的好奇号漫游车自2011 年以来一直在调查盖尔陨石坑,并发现了大量被称为"X 射线无定形物质"的土壤材料。土壤中的这些成分缺乏矿物所特有的典型重复原子结构,因此不容易用 X 射线衍射等传统技术进行表征。例如,当 X 射线射向钻石等晶体材料时,X 射线会根据矿物的内部结构以特征角度散射。然而,X 射线无定形材料不会产生这些特征"指纹"。好奇号漫游车使用这种 X 射线衍射方法证明,在盖尔陨石坑测试的土壤和岩石样本中,X 射线无定形材料占 15% 到 73%。"你可以把 X 射线无定形材料想象成果冻,"费尔德曼说。"它是由不同的元素和化学物质组成的汤,它们只是相互滑过而已"。"好奇号"漫游车还对土壤和岩石样本进行了化学分析,发现无定形物质富含铁和二氧化硅,但缺乏铝。除了有限的化学信息外,科学家们还不了解这种无定形物质是什么,也不知道它的存在对火星的历史环境意味着什么。揭示更多关于这些神秘物质是如何形成并在地球上持续存在的信息,将有助于回答关于这颗红色星球的长期问题。费尔德曼和他的同事们走访了三个地方寻找类似的 X 射线无定形物质:纽芬兰格罗斯莫恩国家公园的台地、加利福尼亚州北部的克拉马斯山脉和内华达州西部。研究人员预计,这三个地点的蛇纹石土壤在化学性质上与盖尔陨石坑的 X 射线无定形物质相似:富含铁和硅,但缺乏铝。这三个地点还提供了一定范围的降雨、降雪和温度,有助于深入了解产生无定形物质并促进其保存的环境条件类型。在每个地点,研究小组都使用 X 射线衍射分析和透射电子显微镜对土壤进行了检查,这使他们能够更详细地观察土壤材料。纽芬兰的亚北极条件下产生的物质在化学性质上与盖尔陨石坑中发现的物质相似,但同样缺乏晶体结构。而加利福尼亚州和内华达州等气候温暖地区的土壤则不然。费尔德曼说:"这表明,需要有水才能形成这些材料。但需要在寒冷、接近冰点的年平均温度条件下,才能保存土壤中的无定形物质"。无定形材料通常被认为是相对不稳定的,这意味着在原子层面上,原子还没有组织成最终的、结晶的形式。费尔德曼说:"在动力学或反应速度方面,有某种东西正在减缓反应速度,从而使这些材料能够在地质时间尺度上保存下来。我们认为,非常寒冷、接近冰点的条件是使这些材料得以形成和保存的一个特殊动力学限制因素。"这项研究增进了我们对火星气候的了解。研究结果表明,盖尔陨石坑中这种物质的丰富程度与亚北极条件相符,类似于我们在冰岛等地看到的情况。编译自/ScitechDailyDOI: 10.1038/s43247-024-01495-4 ... PC版: 手机版:

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港大研究揭示古老火星火山活动背后的垂直构造过程

港大研究揭示古老火星火山活动背后的垂直构造过程 图 1.红外图像数据上的地形数据显示了火星埃里达尼亚地区复杂的构造结构和火山沉积。暖色调代表海拔较高。资料来源:美国国家航空航天局/火星奥德赛/HRSC洞察火星火山活动香港大学(港大)地球科学系地质学家约瑟夫-米夏尔斯基(Joseph Michalski)教授的最新研究揭示了火星火山活动的惊人奥秘。他提出,火星上的火山活动远比人们以前认识到的要丰富得多,其驱动力来自一种被称为垂直构造的早期地壳循环形式。这些发现最近发表在《自然-天文学》上,揭示了火星古老的地壳及其对了解火星和地球早期地壳循环的潜在影响,它提供了对古代地壳再循环的洞察力,为火星和地球地质学提供了新的视角。图 2.彩色图像数据覆盖在地形图上,显示出火星埃里达尼亚地区大型平流火山的三维视图。资料来源:NASA/ESA/HRSC重新思考火星的火山景观传统上,人们知道火星上有类似夏威夷的大型盾状火山。然而,人们并不知道火星还拥有地球上由于地壳循环而形成的多种多样的爆炸性火山。Michalski 教授和他的国际团队最近进行的研究在火星古老的地壳中发现了大量种类繁多的火山。他解释说:"我们几十年前就知道火星上有火山,但大多数公认的火山都是大型玄武岩盾状火山,类似于构成夏威夷的火山。在这项研究中,我们发现火星古老的地壳中还有许多其他类型的火山,如熔岩穹丘、地层火山、火山口以及由火山灰(而非熔岩)构成的大型盾状火山。此外,大多数科学家认为火星是一颗由玄武岩组成的行星,玄武岩的二氧化硅含量低,几乎不代表地壳演化,但这些火山的二氧化硅含量很高,这意味着它们是由以前不为人知的复杂岩浆演化过程形成的。"垂直构造和地壳循环论文认为,远古火星上发生了强烈的火山活动,导致地壳塌陷到地幔中,岩石在地幔中重新熔化,产生了高硅的岩浆。这种构造过程被称为垂直构造,据推测在古地球上也曾发生过,但地球上那个时期(距今 30 多亿年前的 Archean 时期)的岩石被后来的地质活动严重改变,因此我们无法在这颗行星上清楚地看到这一过程的证据。因此,探索像火星这样有火山活动但没有板块构造的其他行星,有助于揭示红色星球早期地壳循环的奥秘,并以此类推,揭示早期地球的地壳循环奥秘。发现的意义Michalski 教授总结说:"火星上的重要地质拼图不仅有助于我们了解火星,也有助于我们了解地球。火星火山活动比人们以前想象的要复杂和多样得多"。港大地球科学讲座教授赵国春教授说:"这是一项重大发现,因为它揭示了地壳循环不仅可以发生在以水平运动为主的板块构造体系中,也可以发生在以垂直运动为主的前板块构造体系中。这一发现有助于地球科学家解决长期以来备受争议的问题,即我们的星球(地球)是如何以及何时形成岩石大陆的。"编译来源:ScitechDaily ... PC版: 手机版:

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研究发现火星会对地球气候产生意想不到的影响 每个周期大约240万年

研究发现火星会对地球气候产生意想不到的影响 每个周期大约240万年 火星与地球同属于内太阳系,但火星与地球的距离非常远并且火星的质量也比较小,一般认为火星对地球的引力只有太阳对地球引力的百万分之一。然而就是这极其微小的引力,竟然也产生了蝴蝶效应,澳大利亚悉尼大学地球物理学家迪特马尔・穆勒 (Dietmar Müller、论文合著者) 称,火星对地球气候的影响类似于蝴蝶效应,尽管这颗红色星球距离太远,无法对我们的世界产生巨大的引力影响,但是有太多的音速甚至可以放大细微的变化。6500 万年的深海沉积记录证据:通过深入研究超过 6500 万年的深海沉积记录,研究人员分析了地球洋流行为的历史,研究人员对近 300 个岩心进行了采样,记录了随时间的变化情况。沉积中的中断表明存在剧烈的深海洋流 (一般情况下在深海中海水是趋于平静的),而连续的沉积则代表了较为平静的环境。研究团队发现,这些洋流的强度在 240 万年的周期里 (天文周期) 中不断增强和减弱,将这种波动于天文事件进行比较,研究人员发现了一种意想不到的联系:每个周期都与地球和火星之间引力相互作用的记录一致。火星对地球轨道的影响:论文主要作者、悉尼大学沉积学家 Adriana Dutkiewicz 表示,我们很惊讶地在深海沉积数据中发现了这些与 240 万年的循环,只有一种方式可以解释它们,它们与火星和地球绕太阳运行的相互作用周期有关。迪特马尔・穆勒解释了这种微弱的轨道共振:地球和火星在自己轨道中绕着太阳公转,而地球和火星同在内太阳系中 (从宇宙尺度上说距离还是比较近的),它们的引力场在共振过程中相互作用,这种共振改变了地球公转的偏心率,从而改变地球与太阳之间的距离,在太阳辐射较多的时期,地球气候变暖,随着气候变暖,强劲的洋流数量也随之增加。研究人员将这些洋流或者说涡流描述为巨大的漩涡,它们经常延伸到深海海底并侵蚀,导致大量沉积物在雪堆般的岩壁上积累。需要说明的是,这些自然的、引力场引起的气候周期与当前快速的全球变暖无关,当前的全球变暖主要是温室气体排放的产物,不过长期研究涡流对气候变暖的反应可以为科学家提供关于气候变化如何影响海洋环流的重要见解。随着气候变化,科学家们认为一个被称为大西洋经向翻转环流 (AMOC) 的重要洋流系统可能很快就会崩溃,这个洋流系统向北输送温暖的海水,向南输送冷水。AMOC 可能会在本世纪末崩溃,但也有研究称 AMOC 可能会在 2025 年就崩溃,这是气候变暖带来的潜在重大影响之一。当然也有质疑声音:澳大利亚新南威尔士大学的研究海洋环流的马修英格兰并未参与这项研究,他对这种说法持怀疑态度,因为火星对地球的引力非常微弱,无法确定火星应该对这种循环负责,另外木星对地球也有更强的引力场 (木星距离地球更远、但质量更大因此引力更强)。英国国家海洋学中心的海洋系统建模副主任乔尔希尔斯基对此也有些质疑,他认为研究团队的结果是推测性的没有实际证据,而且尽管过去几十年的涡流活动不断增强,但卫星观测显示,这些洋流并不总是能抵达海底并产生一些作用。Adriana Dutkiewicz 补充说明跨越 6500 万年的深海数据表明,温暖的海洋有更活跃的深层环流,即使 AMOC 减慢或者完全停止,240 万年的周期性环流也会阻止海洋变得平静 (即减少循环,循环对海洋生态系统、地球气候来说至关重要)。论文地址: ... PC版: 手机版:

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火星上富含甲醛的古代大气层可能支持了生命所必需的有机物质的产生

火星上富含甲醛的古代大气层可能支持了生命所必需的有机物质的产生 他们的研究结果发表在《科学报告》(Scientific Reports)上,为火星在遥远的过去孕育生命的可能性提供了引人入胜的见解。今天的火星环境恶劣,以干燥和极度寒冷为特征,但地质学证据却暗示了火星过去曾是一个更加好客的星球。大约 38 亿至 36 亿年前,火星可能是温带气候,由氢气等气体的变暖特性维持。在这样的环境中,火星可能曾有过液态水,这是我们所知的生命的关键成分。古火星温暖大气中甲醛(H2CO)的形成及其转化为海洋中生命所需的重要分子的示意图。资料来源:Shungo Koyama研究人员调查了甲醛是否可能在火星早期环境中形成。甲醛是一种简单的有机化合物,在通过纯化学或物理过程形成重要生物分子的过程中作为前体发挥着至关重要的作用。这些生物大分子,如氨基酸和糖,是蛋白质和核糖核酸的基本组成成分,是生命的重要组成部分。研究小组利用先进的计算机模型模拟了早期火星的潜在大气成分,以探索产生甲醛的可能性。建立该模型时,假设大气中富含二氧化碳、氢气和一氧化碳。他们的模拟结果表明,古火星大气可以源源不断地提供甲醛,从而有可能产生各种有机化合物。这就提出了一个耐人寻味的可能性,即在火星表面探测到的有机物质可能来自大气层,特别是在火星最早的两个地质时期。这项研究的第一作者小山顺吾(Shungo Koyama)说:"我们的研究提供了对远古火星上可能发生的化学过程的重要见解,为火星上过去存在生命的可能性提供了宝贵的线索。通过揭示生物分子形成的有利条件,这项研究拓宽了我们对火星远古生命维持能力的认识。"下一步,研究小组计划分析美国宇航局火星探测器收集的地质数据,目的是加深对火星历史早期存在的有机物质的了解。通过比较古代甲醛的预期碳同位素和火星样本的数据,他们希望能更好地了解形成地球有机化学的过程。编译自:ScitechDaily ... PC版: 手机版:

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