NASA发现火星存在液态水的证据分析
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导语:本站天文讯 昨天北京时间23点30分,(美国东部时间上午11时30分)NASA在华盛顿总部召开新闻发布会,揭示火星重大发现的结果。外界大致猜到答案,火星重大发现结果为火星表面发现流动的液态水。证实存在液态水的证据是火星季节性坡纹中发现水合盐类的光谱证据。
火星地表呈现的怪异黑色条纹
早在新闻发布会举行之前,很多人从NASA预告将出席发布会的人员名单中,已经非常准确地猜到即将公布的“重大发现”是什么了。因为参加发布会的人员中有一位博士生Lujendra Ojha,他的出现给大家一个很强烈的信号,因为正是他发现了火星上的季节性坡纹,表明火星上可能存在发现液态水流。
NASA本次新闻发布会,源于Lujendra Ojha作为第一作者发表在《自然·地球科学》上的一篇论文《火星季节性坡纹中发现水合盐类的光谱证据》。这篇论文于今年4月22日投稿,经过一番审稿和修改之后,最终于今年8月21日被同意接收。9月28日,这篇文章被挂到网上在线发表。
简单地说,这次发现的主要成果,就是利用搭载在火星勘测轨道器上的高分辨率成像科学设备(HiRISE)和紧凑型火星勘测成像光谱仪(CRISM)获得的数据,发现了火星上存在水合盐类的光谱证据。
光谱分析是行星遥感中的常用手段。由于每种元素都有自己的特征谱线,因此根据光谱特征可以识别目标物质的成分。Lujendra Ojha为什么能从光谱数据中分析出火星表面有水呢?
首先,他利用HiRISE获得的高分辨率照片,识别出季节性坡纹所在的位置;然后,从CRISM的探测数据中提取这些位置及其周围区域的光谱,绘制成下图中的谱线。这些谱线中向下凹的地方称为“吸收峰”。由于季节性坡纹的光谱与水合盐类物质的光谱具有相同的吸收特征,推测季节性坡纹中存在水合盐类;最后,根据季节性坡纹中光谱监测到的水合盐类含量的变化,可以确定这些季节性坡纹是由水流作用形成的。
季节性坡纹发育地区的光谱分析
上图中,a和b中的彩色方框为光谱测量的区域;c为光谱测量结果,不同颜色的谱线分别对应于a和b图中不同的测量区域。d为地面实验室内测得的各种含水盐类化合物的谱线。
由上图可以看出,季节性坡纹中的物质在1.48微米、1.9微米和2.14微米处有明显的吸收峰。其中,所有区域在1.9微米谱段都有明显的吸收峰,这一位置的吸收峰与地面实验室测得的高氯酸盐的光谱特征一致。
此前,高氯酸盐类物质已经在火星上的多处地点被发现,这次的发现增加了火星上存在宜居环境的可能性,下一步NASA科学家致力于研究这些卤水的来源及其储量。
火星Horowitz撞击坑中央峰上的季节性坡纹活动及其光谱特征
上图中,a为源自Horowitz撞击坑中央峰基岩的季节性坡纹(HiRISE影像,摄于第28个火星年),b为同一HiRISE影像中另一中央峰上的季节性坡纹(比例尺同a)。c图中的两条黑色谱线分别为CRISM测得的图a和图b中方框区域的光谱,彩色谱线为火星土壤光谱与各种盐类光谱混合的结果,从上到下依次为火星土壤与高氯酸镁、高氯酸钠、高氯酸钙的混合光谱。
火星上Hale撞击坑中央峰的季节性坡纹及其CRISM光谱
a为Hale撞击坑中央峰的季节性坡纹,上北下南,太阳光从左侧照入,影像源于HiRISE相机,摄于第31个火星年。b为a图中方框区域的红外光谱。
火星上Coprates Chasma地区观测到的季节性坡纹、冲击扇及其CRISM光谱。
图中,a为Coprates Chasma地区源自基岩的季节性坡纹,黑色箭头为可能与水流作用相关的冲击扇。b中的彩色方框与a为同一区域。c中不同颜色的光谱对应a中方框区域的测量结果。
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