科學家們在火星上發現了超過 15000 公里的古代河床，揭示出火星的廣大區域曾經被流水縱橫交錯。這些蜿蜒的山脊保存在火星高地，表明降雨——而不僅僅是冰川融化——曾經在塑造這顆紅色星球的表面方面發揮了重要作用。

這些利用高分辨率軌道數據繪制的發現挑戰了長期以來認為火星寒冷干燥的觀點，反而表明火星曾經可能溫暖、濕潤，并且比我們想象的更像地球。研究小組考察了位于火星南部高地諾亞奇地（Noachis Terra）的河流蜿蜒脊（FSR），即倒置水道。這些地貌很可能起源于河流沉積物硬化后，隨著周圍地貌逐漸被侵蝕而暴露出來。

一條中等程度侵蝕的河流蜿蜒山脊（FSR），其內有許多小型隕石坑，在周圍物質中清晰可見。它從東北方向的一個小山谷中涌出，向西逐漸清晰，直至消失。FSR 中有一個明顯的曲線，可能是蜿蜒曲折。FSR 北面有一個圓形平坦的地貌，很可能是一個撞擊坑，里面充滿了水或沉積物。圖片來源：NASA/JPL/MSSS/默里實驗室

類似的山脊系統在火星其他地區也曾被發現，但它們在諾亞奇地的廣泛存在表明那里曾經存在流動的水。降水被認為是這種廣泛水活動最可能的來源。

這項新研究由開放大學博士生亞當·洛斯庫特（Adam Losekoot）領導，并由英國航天局資助。他在達勒姆舉行的皇家天文學會2025年全國天文學會議上展示了這一研究成果。

一條東西向的流星雨（FSR）支流。它們保存了一條河流分叉后重新匯合的區域（圖片外）。下支流侵蝕嚴重，分布廣泛；上支流較窄，但保存更清晰。它們可能暴露了不同的時間，經歷了不同的地質過程，或代表了不同的河流活動時期。山脊內有填充物的殘留，支流向下干處則有一條蜿蜒的河道。兩條支流之間是一種臺地，它可能是由較硬物質構成的基座，也可能是一個由與FSR相同的物質填充的隕石坑。圖片來源：NASA/JPL/亞利桑那大學

研究結果表明，在諾亞紀-赫斯珀里亞紀過渡時期（約 37 億年前的地質和氣候變化時期），諾亞紀地表水可能保持穩定。

諾亞奇地尚未像火星其他地區那樣得到廣泛研究，部分原因是這里幾乎沒有山谷網絡，而山谷網絡是傳統上用來推斷歷史降雨量和徑流的分支侵蝕特征。

該研究的重點是河流蜿蜒的山脊，作為古代地表水的另一種證據形式。

HiRISE 相機中 FSR 的分支，與 IRB 圖像合并。主山脊側面清晰可見水平層，山脊頂部存在河道填充物。這些層表明山脊物質是由河流環境中的沉積物形成的。圖片來源：NASA/JPL/亞利桑那大學

這臺名為 CTX 的背景相機，能夠提供火星勘測軌道飛行器上其他相機正在研究的小型巖石和礦物目標周圍地形的全景背景視圖。CTX 會同時利用 HiRISE 收集的高分辨率圖像和用于尋找礦物的 CRISM 光譜儀收集的數據進行觀測。

“研究火星，尤其是像諾亞奇地這樣尚未被充分探索的區域，真的非常令人興奮，因為那里的環境數十億年來基本沒有變化。它就像一個時間膠囊，以一種在地球上不可能實現的方式記錄著基本的地質過程，”洛斯庫特說。

他和他的團隊使用了來自三個軌道儀器的數據：環境相機 (CTX)、火星軌道器激光高度計 (MOLA) 和高分辨率成像科學實驗 (HiRISE)。

這些數據集使團隊能夠繪制出廣闊區域內山脊系統的位置、長度和形態。

合并后的IRB圖像顯示，一條狹窄的流域河道（FSR）擁有尖頂（尖峰山脊）和蜿蜒的河道。尖頂可能表明這條流域河道長期遭受嚴重侵蝕，只剩下一個狹窄的山峰，也可能表明只有一小部分原始河流填充物被保留了下來。圖片來源：NASA/JPL/亞利桑那大學

高分辨率成像實驗（HiRISE）項目名為HiRISE。它拍攝的照片覆蓋了火星廣闊的地形，甚至連廚房餐桌大小的地貌都能清晰可見，并已拍攝了數百個火星表面的目標區域，其細節之豐富前所未有。該相機的工作波長與人眼相同，為可見光波段，但配備了一個望遠鏡頭，能夠拍攝出行星探索任務中前所未有的高分辨率圖像。這些高分辨率圖像使科學家能夠分辨火星上約1米（3英尺）的物體，并以前所未有的方式研究火星的形態（表面結構）。

許多特征表現為孤立的山脊段，而其他特征則形成延伸數百公里、高出周圍地形數十米的系統。

這些山脊的廣泛分布和形狀表明，它們可能是在相對穩定的地表條件下經過一段具有重要地質意義的時期形成的。

特征的空間分布和范圍表明水源為降水。

洛斯庫特說：“我們的工作提供了新的證據，表明火星曾經是一個比現在更加復雜和活躍的行星，這是一件令人興奮的事情。”

火星上一處頂部平坦、侵蝕嚴重的河流蜿蜒脊（FSR）的彩色圖像。可以看到沙丘在FSR頂部移動。圖片來源：NASA/JPL/亞利桑那大學

火星軌道器激光測高儀（MOLA）是火星全球探測器（MGS）上的一種儀器，利用激光測高技術繪制火星地形圖。它于1997年9月至2001年6月運行，收集火星表面特征高度數據。這些數據用于繪制詳細的地形圖，并研究火星的地質和歷史氣候。

山脊形成廣泛的相互連接的系統這一事實表明，水的條件一定持續了相對較長的時間，這意味著諾亞奇地在一段地質相關的時期內經歷了溫暖潮濕的條件。

這些發現挑戰了現有的理論，即火星總體上寒冷干燥，在零星的短時期變暖中，冰蓋融水形成了一些山谷。

編譯自/scitechdaily