7月23日,中国火星探测任务“田文-1 ”探测器发射。火星是离太阳第四近的行星,离地球近,环境最相似。是人类走出地月系统进行深空探测的* * *目标。
由于距离遥远,科学家们一直在地球上寻找类似火星的环境进行研究。中国柴达木盆地是地球上最大的类火星环境,对其进行科学考察可以为世界关注火星探测提供极其重要的类比数据。柴达木和火星有什么相似之处?它对火星研究领域有什么意义?
火星:与地球最相似的行星。太阳系八大行星之一的火星距离地球2.25亿公里。它是离地球最近的行星,也是太阳系中最相似的行星。它的自轴倾角和自转周期与地球相似。火星一天的平均时间是24小时39分35.244秒,公转一周大约是地球公转一周的两倍。
四十亿年前,火星是一个潮湿温暖的星球,有着浓厚的大气层。岩石圈、水和大气之间的相互作用在地表形成了河流、湖泊和表层沉积物。在进化初期,火星是一个适合生命生存的环境。科学家甚至不能排除火星深层土壤环境中还存在生命的可能性——火星可能孕育过生命,它现在可能还存在生命,将来也可能孕育生命。
后来火星的气候由温暖变为干冷,湖泊河流消失,形成了大规模的风成地貌。与此同时,火星上有火山活动,曾被陨石撞击过。因此,地球上几乎所有类型的地貌都在其表面发育,包括火山地貌、冰川地貌、风成地貌、流水地貌、断层峡谷和撞击坑。
无论是宜居条件、气候变化还是地形地貌,火星和地球都有相似之处。如果要探索地外文明,火星将是人类的第一站,地球上类似火星的环境是火星研究的重要参考。
火星VS柴达木:从潮湿到干燥,从沙尘暴到盐湖。目前,行星科学家已经在地球上建立了30多个相似性研究基地,从两极到赤道都有分布,比如智利的阿塔卡马沙漠。作为极度干旱地区,气候条件与火星非常相似;南极麦克默多干谷,寒冷干燥的环境,类似于火星上的极端永久冻土;西班牙的里奥廷托河(即红酒河)用于模拟极端微生物在酸性环境中的生存环境...但从气候和地貌上看,中国柴达木盆地是典型的类火星环境。
柴达木盆地位于青海省西北部,青藏高原东北部,主要分布在青海省海西蒙古族藏族自治州,西北达阿尔金山。西南至昆仑山;从东北到祁连山,面积约24万平方公里,是中国三大内陆盆地之一,属于封闭的巨型山间断陷盆地。
大约5亿年前,它还是古海的一部分。由于古板块的俯冲和碰撞,南方的昆仑山、东北的祁连山和北方的阿尔金山相继崛起。柴达木在2亿年前成为内陆盆地,约2300万年前形成高原湖泊。
周围隆起的山脉阻止了柴达木盆地接受外界的湿气,形成了极其干燥的气候环境——盆地年降水量长期不足50毫米,而盆地西部则低至14毫米,原来的大湖逐渐蒸发消失,风取代水成为柴达木地表形态的塑造者,形成了丰富独特的地形地貌特征。
从湿润的宜居之地到极度干旱的沙漠,火星和柴达木盆地的演化过程是相似的,所以它们的环境也惊人的相似。
干旱的地表和丫蛋群是火星地貌的突出特征,这在柴达木盆地也非常明显。丫蛋是极端干燥环境下以风为主要风化侵蚀力的地貌。在太阳光的作用下,火星上稀薄的大气受热不均,热空气上升,冷空气下降,从而形成了风。风大的地方,沙子磨损岩层,形成大量的丫蛋地貌。
柴达木盆地的丫蛋地貌也是由风形成的。西风从阿尔金山北侧积聚到一定强度后,通过茫崖、冷湖进入,强大的窄管效应进一步增强了这里的风力。据统计,冷湖、茫崖等地风速大于每秒5米的大风日数每年可达289至318天,而8级以上大风日数每年高达110天。盛行的西北风对干旱地表进行了凿刻,形成了2.24万平方公里的风蚀残丘,是中国丫蛋地貌分布面积最大的地区。在干旱荒凉的土地上,有龟背、槽脊、圆顶、圆柱等各种形式的丫蛋景观,可以说是与火星表面密不可分的。
风塑造了丫蛋的地貌,也吹起了灰尘。因为火星和柴达木盆地都是极度干旱的环境,土壤干燥、疏松、细粒,当大风吹来时,会在地表留下长长的痕迹——风吹痕迹就形成了。2003年,火星奥德赛号携带的热发射成像系统在火星南纬6.3、东经14.1拍摄到巨大的风痕,柴达木盆地西北边缘的沙丘也出现了类似的现象。
同时,沙尘暴和小型龙卷风在火星上盛行,经常在沙漠环境中卷起灰尘。科学家称之为“尘暴”,是火星表面尘埃进入大气的主要途径。夏季,柴达木盆地地表温度在45℃以上,但大气温度在22℃以下。这种温差使得小型龙卷风频繁发生,尘魔在干燥的沙地上来来去去。
科学家们一直在探索火星上是否还有液态水。过去,河流和湖泊分布在火星上。据推断,随着气候向极度干旱的转变,火星上的湖泊逐渐演变为盐湖,最终在水分蒸发的过程中形成了广阔的盐滩。杰罗罗火山口盆地被推断为一个古老的盐湖盆地。
在柴达木盆地,盐湖和盐滩也是常见的景观。这里的年蒸发量高达2000毫米以上。在漫长的岁月里,大大小小的盐湖不断被蒸发,沉淀下来的盐粒均匀地分布在湖底,逐渐成为盐湖,如茶卡盐湖、察尔汗盐湖、西台金儿、东台金儿等。当盐湖表面的卤水越来越少时,就会形成盐滩,如昆特依盐滩、察汗斯拉图盐滩、一里坪盐滩等。
此外,1972年,科学家通过深空探测器“水手9号”发现了火星表面的干涸河流,随后在火星表面发现了大量的干涸河床、三角洲和冲积扇等流水地貌。
柴达木盆地被昆仑山、祁连山和阿尔金山环绕。春夏季节,这些山脉的冰川融化形成水流,形成一路下山的河流,在山脚下形成冲积扇。然后河流在柴达木盆地的沙漠中自由流动,形成纵横交错的辫状水系;但在秋冬季节,气温下降使冰川融水减少,河流断流后形成大面积干涸的河流。
从潮湿到干燥的演变,从丫蛋地貌到尘埃和神奇现象,从古老的盐湖到盐滩,柴达木盆地与火星高度相似。而且极端的气候环境已经让这里成为了无人区,这里的生命非常稀少。可以说这个地方是地球上最像火星的地方。
对科学家来说,柴达木盆地是一个不可多得的火星环境类比研究对象。他们把盆地西部的老茫崖到沿315国道向东30公里的尖山的广大区域命名为“火星谷”。这里南北跨度160公里,以岩滩和丫蛋为主要地貌特征,适合火星环境演变和气候变化的研究。
2020年,美国、中国和欧洲航天局将发射新的火星车对其表面进行采样,并最终将样本带回地球,从而最终确定火星上是否存在生命以及是否存在生命。在着陆计划的前期工作中,火星车的设计最为重要。面对火星上极端干旱和频繁的沙尘和恶魔,柴达木盆地可以为火星车的安全着陆和运行提供优质的力学试验场地。
从科学研究的角度,科学家可以通过对比柴达木和火星内部和表面的相似性,了解太阳系乃至整个宇宙的组成、演化和宜居性。比如火星和柴达木盆地都有丫蛋群,它们形成的原因是相似的。由此可以从柴达木的地貌推断出火星上的地层分布和气候规律。
2020年7月15日至8月15日期间,阿联酋“希望”火星计划、中国“田文-1 ”计划、美国“火星2020”计划相继启动,掀起了人类探索火星的热潮。但在目前的科技条件下,人类正式登陆火星的日子还是未知。
火星很远,但柴达木很近。2019年3月,中国火星模拟基地在柴达木盆地茫崖市冷湖区建成。在这里,火星营地被设计成一个全封闭的火星太空舱,可以提供完整的“火星登陆”体验。雨果奖获得者、科幻作家刘曾说:“当我第一次来到冷湖时,我毫不怀疑自己真的置身于火星的环境中。”
火星营地所在的奥伯良是中国最大的丫蛋地貌群——-柴达木丫蛋地貌群的一部分。远远望去,一大片丫蛋景观如雕塑般矗立,这里的戈壁滩荒凉无边。穿越它的人就像置身于火星地带,陌生而孤独。
和这个火星地带类似的还有“火星公路1号和”,起于G315国道953 km和954 km标志牌之间,止于冷湖5号石油基地遗址,全长88 km,是一条无人区盐碱沙漠上的土石公路。
它号称是柴达木盆地最壮丽的丫蛋景观走廊,地表是沙质盐壳。除了茂密的丫蛋地貌,全程没有一寸植被,也没有任何动物。在几百万年的强烈风蚀作用下,地面上形成了深浅不一的沟壑,* * *岩层分明,有平顶方形的丫蛋、锯齿状的丫蛋、金字塔形的秋雅丹、灯塔形的丫蛋...
但是“火星地貌”不是柴达木的风景。夏季昆仑山、祁连山的冰雪融化,给这个干旱的盆地增添了许多壮丽的景色。从发源于中昆仑山北坡冰川的那灵格勒河,流入柴达木西部的东台湖和西台吉乃尔湖,部分淹没了东台湖畔的丫蛋地貌,形成了独特的水丫蛋景观,这就是乌苏特丫蛋地质公园。碧蓝的湖面上,有大大小小的风蚀残丘“破面”,高度从几米到100多米不等,不断变化成长长的脊、鲸背、柱、墙,极为壮观。
当水遇到盐滩,就形成了另一种风景。祁连山西端支脉柴达木的冰雪融水,孕育了美丽的大柴旦湖。这里以前是干燥的盐滩,地下有各种盐的晶体。当地出现了水或其他补充水,溶解了干盐滩中的结晶盐,到处形成了各种各样的坑洞,形成了互不相连的水面,颜色深蓝浅绿,最宽的水面亮如玉石,所以当地人也称之为“翡翠湖”。
这就是柴达木盆地的奇观——半贫瘠干旱,被称为地球上最像火星的地方;一半充满了水和光,带来了壮丽的盐湖景观。这种景观让人不禁好奇——如果火星上有水,它的未来会像柴达木一样五彩缤纷吗?
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