【火星|火星上曾有过河流吗？】文章来自“科学大院”
作者：贾瑛卓
1877年 ， 意大利天文学家“斯基亚帕雷利”（Schiaparelli）在通过望远镜观测火星时发现 ， 火星表面存在着一系列纵横交错的直线状网络 。 他根据观测结果绘制了一幅详细的火星表面沟渠分布图 ， 当时这些沟渠被称为“火星运河” 。

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“斯基亚帕雷利”绘制的火星表面特征图（图片来源：维基百科）
近年来 ， 人类的深空探测技术飞速发展 ， 大量火星探测数据以及具有极高分辨率的火星表面图像被记录下来 ， 人们眼中火星的真实面貌也逐渐清晰了起来 。 这时 ， 人们惊奇地发现 ， 火星表面不但确实存在着许多峡谷和沟渠 ， 其中不少还保留着大量流水冲刷的痕迹 。

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“水手谷”（Valles Marineris）太阳系最大、最长的峡谷 ， 位于赤道附近 ， 长3760公里（图片来源：NASA）
01 火星上有几种“运河”？
在太阳系内 ， 只有火星与地球一样 ， 表面发育了大量的河道 ， 保留了大量流水冲刷的痕迹 。 根据其形成年龄和表面特点 ， 可划分为三种水流地貌类型 ， 即网状河谷、外流河道和冲沟[1] 。
网状河谷是最古老的一类水流地貌 ， 其宽度不超过几公里 ， 但是长度却可达上百甚至上千公里 ， 深度一般为50-200米 ， 形态类似于地球上干旱区的树枝状河流系统 。 网状河谷的典型特征是具有陡峭的岩壁 ， 并且大部分区域都具有短而粗的分支 。 网状河谷主要在火星南部古老的诺亚纪地体上 ， 而较年轻的北部平原则难觅其踪迹 ， 由此可以推断这些网状河谷非常古老 ， 至少有38亿年的形成历史[1] 。

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火星表面较大的网状河谷分布图（图片来源：《火星科学概论》）

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位于霍顿撞击坑（Holden Crater）附近的网状河谷（图片来源：维基百科）
外流河道是灾难性洪水形成的河道 ， 宽度变化很大 ， 从小于1公里到几百公里都有 ， 河道中常见泪滴状孤岛 。 外流河道形成于火星历史的较晚期 ， 但也有上亿年甚至数十亿年的历史 。 最大的外流河道为长达1580公里的“卡塞谷”（Kasei Vallis） ， 其出口处超过400公里宽 ， 深度超过2.5公里 。 “火星探路者”着陆于“克里斯”平原南部的一个冲刷地带 ， 那里被认为是典型的外流河道的形貌 。

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火星上最大的外流河道“卡塞谷”（图片来源：维基百科）
冲沟 ， 这是火星上最有争议的水流地貌 ， 具有小型、线性的年轻侵蚀特征 ， 并切入到陡坡之中 。 冲沟的宽度为几米到几十米 ， 长度上百米 ， 要比网状河谷小得多 。 它们大多分布在南半球中纬度地区的陡立斜坡上 ， 表面无撞击坑分布或撞击坑较少 ， 因此推测其形成时期相对较晚 。
部分冲沟分布在撞击坑和地堑的侧壁上 ， 被认为与在火星早期气候环境下存在了成千上万年的积雪融冰有关 ， 并且它们的形态在逐年发生变化 ， 预示着某些强烈地质作用过程的发生 。
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凯撒撞击坑壁上的冲沟图（图片来源：NASA）
02 火星上的“河道”意味着什么？
科学家对这些特征是如何形成的产生了浓厚兴趣 ， 并开展了大量的研究 ， 主要从这些形貌特征去反演或研究火星水体活动的演变 。
科学家们普遍认为在火星形成之后不久 ， 其表面是温暖、湿润和有大量流水的 。 水流在流动的过程中携带大量泥沙 ， 并推动河底砾石 ， 具有侵蚀作用和搬运能力 ， 对火星形貌的形成具有一定改造能力 。
一系列的科学问题依然困扰着我们：
火星早期存在多少水？
火星表面水不断减少 ， 这些水哪去了？
火星表面水的酸碱度和化学组成如何演化？
火星表面水如何与大气相互作用 ， 并通过电离层逃离火星？
火星地下冻土和冰川的水量如何估计？
火星地下水系统如何形成及特征是什么？
…….
相信随着对火星的不断探索 ， 终有一天我们会得到答案 。
参考文献：
[1] 欧阳自远 ， 邹永廖. 火星科学概论. 上海科技教育出版社.2015.12
作者单位：中国科学院月球与深空探测总体部、中国科学院国家空间科学中心
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来源：(科学大院)

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标题：火星|火星上曾有过河流吗？