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去一趟柴达木 你就相当于四舍五入去了趟火星(组图)

新闻来源: 把科学带回家 于2020-06-22 7:45:07  提示:新闻观点不代表本网立场





在整个太阳系中,火星是除了金星之外离地球最近的行星,也是太阳系内与地球最为相似的行星,一直以来都是人类星际探索的热门目标。

中国会在今年7、8月间发射我们的第一颗火星探测器“天问一号”,可能很多人都等不及想看一看由中国人自己拍摄的火星风景大图了,但是火星与地球相隔非常远,探测器发射后需要飞6-11个月才能到达火星。所以坏消息是,就算一切顺利,我们要看到来自火星的美景至少要等到2021年了。



天问一号模拟图   图/新华社

当然,要是特别心急,跟着我们一起去柴达木盆地周边云旅游一圈吧,去一趟柴达木,你就相当于四舍五入去了趟火星。为什么这么说?因为柴达木盆地及其周边,基本上包含了火星上的主要地貌类型,而且柴达木气候干旱,与火星极为类似。

火星表面最具有代表性的地貌有四种,一种是撞出来的——撞击坑,一种是喷出来的——火山地貌,一种是冲出来的——流水地貌,最后一种是吹出来的——风成地貌。除了撞击坑之外,其他的地貌我们都能在柴达木盆地周边看到。



火星上的撞击坑  图/NASA



火星上的火山  图/ESA



火星上的流水地貌  图/NASA



火星上的沙漠  图/NASA

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一、撞击坑

喜欢天文学的人都不会对撞击坑感到陌生,无论是离我们最近的月球,还是远一些的金星、火星,它们表面都会分布着密密麻麻的撞击坑。



火星上的撞击坑   图/flicker

很多人可能由此觉得地球很特殊,毕竟地球上现在看起来好像没有遍地都是撞击坑。但是我要说,这都是只是假象而已!其实地球上的撞击坑绝不比其他星球上少,只不过由于地球上有活跃的地震、火山作用,有风霜雨雪的侵蚀作用,也有生物们的活动,在长达几十亿年时间中,撞击坑被逐渐填平消失了。尽管如此,我们现在依旧可以在地球的某些角落看到撞击坑的存在。



位于加拿大的曼尼古根陨石坑,大到只能通过卫星才能看到它的全貌   图/wikipedia



位于美国亚利桑那州的巴林杰陨石坑   图/wikipedia

只不过比较可惜的是,柴达木盆地周边没有陨石坑,这可能是我们这趟四舍五入的火星观景之旅唯一的遗憾了。

二、火山地貌

火山地貌,我们都不会陌生,从长白山天池,到日本富士山,到夏威夷火山岛,基本上全世界各地我们或多或少都能够看到火山的身影。其实火山地貌并不只存在于地球上,它基本上存在于每一个像地球一样由岩石构成的行星上。

为什么会这么说呢?因为在目前的宇宙形成理论中,各种岩石行星都是由小行星相互碰撞而形成,这些小行星在碰撞过程中动能转化为热能,加上小行星内部的放射性物质不断释放热量,最终这些热量会让固态的岩石熔化形成岩浆。



小行星相互碰撞形成行星   图/Pixabay

在这个理论下,基本上所有的岩石行星形成之初都是一团炽热的岩浆球,这些岩浆球在宇宙中慢慢冷却,最外层的岩浆最先冷却,内层的岩浆冷却的比较慢,当最外层的岩浆冷却后凝固形成岩石,而内部岩浆继续翻涌,冲出外层的岩石喷发出来就行成了火山。



冷却中的行星   图/imgur

火星上的岩浆,从火星形成后,一直到大约30亿年前还在大规模活动,在火星的地表喷发形成大量的火山群。在火山群中,最为显著的要数“Olympus mons”火山了,这个火山高达25Km,几乎是地球最高峰珠穆朗玛峰的3倍了。



Olympus mons 卫星图  图/wikipedia



Olympus mons 3D图  图/NASA

当然,在地球上都没有这么大的火山,更遑论柴达木盆地了,不过大的没有,小的还是有的。在柴达木盆地以南大约120km的地方,有一处阿什库勒火山群,这里是中国大陆上现代火山活动最为活跃的地区,据报道,这里的火山最近的一次活动时间在1951年。考虑到当地干旱荒芜的环境,我们基本上可以四舍五入的认为,火星上的火山地貌也类似于此。



阿什库勒火山  图/天山网三、流水地貌

1972年,科学家们通过深空探测器“水手9号”发现了在火星表面存在干涸的河网,随后后续发射的大量火星探测器又陆续发现了火星表面的干涸河床、三角洲、冲积扇等大量的流水地貌,这些发明有力说明了在火星上是存在过水流的,而且科学家们通过对火星河网的分析,推断这些河网中的水流量极大,甚至比目前地球上的大河都要大。不过大约从30亿年前开始,火星上的水就逐渐消失了,现在可能只有火星的南北极和地下存在着少量的水。



火星上干涸的河网  图/NASA

火星上这些干涸的河道、河网、冲积扇等流水地貌,我们在柴达木盆地也能见到相似的景观。在柴达木盆地周边,围绕着一系列的山脉,每到春夏时节,山脉中的降雪融化形成水流,一路沿山而下形成山前河流,这些河流在途中不断分叉变小,最终消失于沙漠深处,而到了秋冬时节,冰雪融水消失,河流失去了补充,于是就形成大面积的干涸河道,若是从卫星图上看,这些河道构成的河网与火星上的河网真的相差不大。



柴达木盆地南缘的山前河流与冲积扇   图/谷歌地图四、风成地貌

风成地貌是另外一种地球和火星有着极大相似性的地貌。风成地貌可以细分为风积地貌和风蚀地貌两种。

风积地貌大家可能会很熟悉,地球上最主要的风积地貌就是沙漠,沙漠中最壮观的景观就是沙丘,这种景观在地球和火星都广泛存在,而且非常相似。



火星上的沙漠与沙丘   图/NASA

火星上的荒漠及远处的沙丘   图/NASA

柴达木沙漠中的沙丘   图/新华网

而地球上最著名的风蚀地貌要数雅丹地貌了。“雅丹”在维吾尔语中的意思是“具有陡壁的小山包”,1903年,瑞典探险家在新疆探险的过程中发现了这类奇特的地形,并用维吾尔语的发音给它取名叫做雅丹(Yardang),随后这个名字很快被西方地质学家们使用,一直到今天。这个名字可能有点难记而且不贴切,不过我们要是知道中国古代对它的称呼之后可能会对这种地貌理解更深刻一些,中国古代,从汉朝起,就一直把这种地貌称为:龙城、白龙堆,因为它长这样↓



雅丹地貌就是一些长垄状的小土丘,叫白龙堆其实更贴切   图/新华网

这种地貌是由风吹蚀出来的,风力携带着大量沙粒长时间沿着一个方向吹,这些沙粒就好像刻刀一样,在岩层中雕刻出深深的沟壑,最终让岩层形成了这种长垄状的地形。

随着我们对火星的了解越来越多,我们也在火星上发现了大量的雅丹地貌,它们的长相与地球上的别无二致。





火星上的雅丹地貌卫星图   图/NASA

在火星上能够形成这两种地貌是因为火星上也有风。火星上稀薄的大气,在阳光的作用下,大气受热不均匀于是热空气上升冷空气下降,这种空气的对流就形成了风,这些风携带着微小的沙粒在火星表面肆虐,在风力较大的地方,沙粒磨蚀岩层,形成风蚀地貌;在风力较小的地方,沙粒沉积下来形成和沙漠和沙丘。



在沙尘中前进的好奇号火星探测器   图/NASA

五、为什么火星与地球地貌如此相似?

在这场四舍五入的旅行中,我们会发现,地球上的地貌与火星上的地貌存在着很大的相似性,这是为什么呢?这是因为地球从来就不是一颗特殊的星球,它只是无尽宇宙中一颗普通的行星而已。



在整个宇宙中,地球只是微不足道的一颗行星   图/UniverseToday

宇宙中所有的星体,它们都逃脱不了物理和化学规律的掌控。这些星体,在形成过程中,会在万有引力的作用下相互吸引而碰撞在一起;在它们碰撞长大之后,会受到热力学第二定律的影响,这个定律看名字好像很唬人,但是理解起来很简单,那就是一杯开水放在冰箱里,它会逐渐降温最终变成冰水,这就是热力学第二定律的简易解释。

如地球一样的岩石行星在形成之初几乎都是岩浆球,炽热的岩浆球就是那杯热水,冰冷的宇宙空间就是那个冰箱,所以这些岩浆球必然会降温,一直到它们变得跟宇宙空间一样冷。



行星内部的岩浆也会冷却形成岩石,火星的内核已经冷却了,地球则因为比火星大,因此冷却较慢一些,但终有一天地球也会变得如同火星一般   图/Calvin J.Hamiton

在降温的过程中,最外层的岩浆最先冷却凝固,在凝固过程中通过化学反应释放出水和空气,凝固后形成的岩石则形成了行星的固态外壳。



岩浆在冷却过程中会因为化学反应释放出大量气体,其中就有水蒸气   图/geoffmackley

当行星内部岩浆继续活动,冲破地表的时候就形成了火山;水则沉淀在地表,形成海洋、湖泊和河流,继而形成一系列流水地貌;空气则因为阳光的加热,受热不均从而产生热对流,这就是风和风成地貌形成的原因。

最后,用一句话来总结一下本次四舍五入的旅程:学好数理化,走遍天下都不怕。
网编:和评

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