被称为“谢勒”(Shaler)的黄刀湾地质特征—露头显示出明显为水流特征的交叉层理。
黄刀湾 (Yellowknife Bay)也译作耶洛奈夫湾 ,是火星 盖尔撞击坑 中的一处地质构造。2012年12月17日,即125个火星日 后,美国宇航局 火星科学实验室 的“好奇号 ”探测车 抵达该低洼地带,开始了为期668个火星日的计划任务。火星科学实验室的主要任务目标是评估该行星的宜居性 潜力以及火星环境是否能够或曾经支持过生命 [ 1] 。该地点是在前几次任务对该地区进行大量研究后选择的,火星勘测轨道飞行器 观察到由液态水 所形成的形态特征,表明存在过一座可维持微生物生命 的古湖泊。该地质洼地取名自加拿大西北地区 首府黄刀镇 [ 2] ,以纪念该城市周围地区40亿年历史的岩石,它与盖尔撞击坑中裸露岩石的地质龄大致相同[ 3] 。
盖尔撞击坑
好奇号从布雷德伯里着陆场 前往黄刀湾的路径以及沿途的地质路标。
黄刀湾是巨大的盖尔撞击坑 内一处5米深的地质洼地,该陨坑位于火星赤道 以南,靠近埃俄利斯区 西北部。在它的中心区域坐落着一座5.5公里(18000英尺)高,名为埃俄利斯山 的山丘,又称“夏普山”。坑内地质单元提供了广泛的撞击相对龄 及其详细的地质变迁史。
盖尔撞击坑是火星科学实验室探测车的着陆点,该探测车于2011年11月26日从卡纳维拉尔角 发射,并于2012年8月6日降落在指定的布雷德伯里着陆场 [ 4] 。该探测车配备了一套比以前任何外星登陆器都更先进的仪器,非常适合评估目标区域的地质 。“好奇号”从着陆点向东北方向行驶了半公里,抵达了该低凹洼地。该区域比以前的地形更平坦、颜色更浅,并被命名为“黄刀湾”。火星科学实验室团队的首要任务是拍摄该区域360度的彩色全景图像,这幅图像随后被用于选择从黄刀湾采集约翰·克莱因和坎伯兰岩石 样本的钻孔位置[ 2] 。
宜居性
黄刀湾的三种岩层:格莱内尔格岩段、吉莱斯皮湖岩段和羊床岩段(好奇号探测车)。
火星最初10亿年的状况与今天截然不同,这些条件是否曾适宜居住,很大程度上取决于地表的挥发物含量,尤其是水(H2 O)和二氧化碳(CO2 )[ 5] 。存在这些挥发物最好的证据是来自对地表形态的观察,之前对盖尔撞击坑的观察表明,黄刀湾暴露的地层很可能是扇形 或下坡等价物,如湖泊 沉积物。好奇号使用它的化学相机 和桅杆相机分析了一处被称为“谢勒” 的地质露头化学成分和分层结构[ 6] 。该地质构造显示了交错层理 特征,清楚地表明了过去与水流的相互作用。黄刀湾之所以被火星科学实验室 团队选为首个主要的勘探地点,就是其暴露的地层被推断为浅河流 -湖相 沉积。这些水环境被认为保存了古代宜居性的证据以及潜在的类地微生物,它们能分解岩石和矿物以获取能量,被称为化能无机自养生物 [ 7] 。
在“好奇号”探测车抵达火星之前,对所有火星地表的测年都是用地貌学 和撞击坑计数 法等相关技术来测定岩层的地质龄[ 8] 。火星科学实验室团队则通过探测车收集黄刀湾的泥岩 样本,再使用火星样本分析设备 (SAM)中的质谱仪 测量氩 同位素,来测定岩段的绝对放射 龄以及它暴露于地表的大致时间。湖床岩石的地质年龄可追溯至40亿年前,并在30到1.1亿年前因风蚀而暴露,这是首次在另一星球上获得的岩石绝对年龄 [ 9] 。尽管如此,寻找火星生命 证据更理想位置应是仅一百万年或更短时间才露出的最近岩层,只有这样它们才能更好地免受恶劣地表辐射的影响[ 10] 。
黄刀湾地质
构成黄刀湾组 的三种沉积层横截面,以及约翰·克莱因和坎伯兰岩样的钻孔位置。
太阳系中大多数石质星球的主要成分是火成岩 ,但长期来人们就一直推测,与地球一样,火星上也分布着大量的沉积岩 [ 11] 。“好奇号”探测车已确认存在由细、中和粗粒砂岩 玄武岩 构成的沉积 岩石。在此露出的厚度约5.2米(17英尺),分为三种独特的地层,从下往上,这些地层分别被命名为:羊床段(1.5米(4.9英尺)厚)、吉莱斯皮湖段(2米(6.6英尺)厚)和格莱内尔格段(1.7米(5.6英尺)厚),这些构件的组合称为黄刀湾组 [ 12] 。
由风蚀 和河流作用 引起的侵蚀活动已导致吉莱斯皮湖岩段产生风化,露出了下面的羊床岩层,并形成火星勘测轨道飞行器 拍摄的高分辨率成像科学设备 图像中所看到的地形台阶。吉莱斯皮湖床看上去很大,由夹杂着嶙峋与圆润的不规则颗粒组成,构成了片状的砂质 玄武岩 ,这些特征进一步支持了河流运送和沉积的模型。此外,根据一项研究,与吉莱斯皮湖岩段相关的砂岩层似乎与地球上发现的“微生物参与形成的原生沉积构造 ”(MISS)相似[ 13] 。
好奇号”从羊床层泥岩 沉积 岩中提取了两份钻孔样本,分别称为“约翰·克莱因”和“坎伯兰”,它们是从火星风化层 中提取的第二和第三份钻探样本[ 1] 。第一份则取自黄刀湾以西60米(200英尺),一处名为石巢 的风蚀 矿床。钻取的这两份样本相距3米(9.8英尺),在同一地层的10厘米(3.9英寸)范围内。
约翰·克莱因和坎伯兰样本
好奇号钻探采样选择的约翰·克莱因点。
“好奇号” 使用了多台不同的探测设备来尝试评估从羊床地层中采样的泥岩 矿物。化学与矿物分析仪 的X射线衍射 、桅杆相机 、化学相机 、阿尔法粒子X射线光谱仪 (APXS)
和火星手部透镜成像仪 (MAHLI)均用于获得两份样本化学 和矿物学 的最完整图片,这些样本照片将用于描述整个区域[ 14] 。
这两份样本中发现的主要成分是大量的页硅酸盐 ,如蒙脱石 等粘土矿物 [ 15] ,而粘土矿物则是仅在有水情况下才会形成的水合铝硅酸盐 ,这进一步支持了该地区曾经有过一座古陨坑湖的说法。此外,还检测到了其他硅酸盐 ,如橄榄石 的富镁端成员:镁橄榄石、易变辉石、斜长石 、辉石 、单斜辉石 和斜方辉石 。这些检测到的矿物都表明沉积物可能的镁铁质 来源[ 14] [ 15] 。
黄刀湾之后
火星科学实验室 的主要目标是确定火星上是否可能存在过宜居的古环境,随着在黄刀湾内研究的完成,美国宇航局的科学家团队随后将“好奇号”从黄刀湾地层引向了矗立在盖尔撞击坑 内5.5公里(3.4英里)的夏普山 [ 16] 。2013年7月4日,“好奇号”驶离了格莱内尔格段,开始了前往夏普山的8公里(5英里)旅程。美国宇航局科学家们估计,这项任务需要一年时间才能完成[ 17] 。
参考文献
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外部链接
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