2025年8月6日

 

• 火星快車號任務上搭載的 DLR HRSC 相機拍攝的新影像資料展示了阿克倫溝壑系統的西部。
• 上升的岩漿泡導致地表出現伸展裂縫。
• 岩石冰川將岩石碎片和碎石運送到這些溝渠。
• 這些物質可能來自巨型火山奧林匹斯山北側的山崩。
• 焦點：火星、火星快車任務、太空旅行

 

高解析度立體相機 (HRSC) 近期拍攝的影像展現了火星上廣闊的阿刻戎溝裂谷系統的西部。 HRSC 是由德國航空航天中心 (DLR) 研發的相機實驗裝置，並由歐空局的火星快車號任務運作。相機視野內的區域位於太陽系最高火山奧林匹斯山以北約 1200 公里處。整個弧形山脊綿延約 800 公里。山脊的北側和西側與阿卡迪亞平原和亞馬遜平原相連。在南部，裂谷系統與奧林匹斯山側翼底部滑坡的巨大延伸部分相接。

 

當地面裂開時

阿克戎溝的特徵是地表上存在著巨大而深的裂縫。這些線性裂縫就是地壘地形的典型例子。在地質學中，阿克戎溝用來描述地殼塊體平行、隆起和下降的形態。這種構造結構源自於行星內部的地質活動，在這些活動中，熾熱、可塑性變形的岩石甚至熔融的岩漿從行星的地函（地殼和金屬核之間的厚厚岩石層）上升到地表。這個過程也稱為地函對流。

由於來自下方的壓力，類似沖壓作用，地表被拉伸並沿著薄弱區域斷裂，導致地殼塊體向下沉降（地塹），而相鄰的較高地塊（壘）則保持直立。阿刻戎槽溝可能形成於約37億至39億年前的諾亞紀。火星的地質活動在此期間最為活躍。隨著時間的推移，許多地塹充滿了各種物質，主要是冰川及其冰塊攜帶的沉積物。

 

裂縫之下隱藏著什麼？

在HRSC影像中，幾個不同深度的地塹橫跨場景的右北側（見註釋圖）。仔細觀察，可以看到這些地塹底部光滑的物質呈現流線型。這種結構也被稱為線性谷充填體，通常由嵌入冰川冰中的碎屑黏性流動形成。據信，這些沉積物主要由冰構成，並被一層碎屑和瓦礫覆蓋。

這類沉積物常見於幾乎永久凍結的冰緣地形。這不僅在地球上存在，在火星上也同樣存在。它們顯示該地區經歷了冷暖交替的時期，其驅動力來自反覆的凍融循環。這些氣候波動是由火星軌道參數的變化引起的，但主要是由其自轉軸傾角的變化引起的。地球自轉軸傾角相對恆定，約23.5度，數十億年來得益於月球的穩定，而火星的軸傾角則由於其他行星的引力影響而波動得更為劇烈。火星的軸傾角週期僅為五百萬年，因此發生得相對較快且非常頻繁。

這些週期會導致火星不同緯度接收到的太陽輻射改變。因此，它們會改變火星的氣候，進而改變冰的分佈。地軸傾斜較大時，冰會從兩極向中緯度地區擴散。當當地軸傾斜較小時，就像現在這樣，冰會回落到兩極，但如今在地形上仍然留下清晰可見的痕跡。

 

旋鈕、檯面和光環

在裂谷與鄰近低地之間，散落的、曾經連續的岩層的殘餘構成了這片地形的特色。這些殘餘未經風化，形狀各異：有些呈圓形山丘（稱為丘陵），有些則擁有扁平的山峰，形狀像小型桌山（稱為台地）。

有趣的是，許多火山口被沉積物部分包圍，這些沉積物的表面呈現線性流線型圖案，顯示了沉積物在沉積過程中的運動方向。這表明這些物質顯然是從奧林匹斯山周圍的光環一路被推向低地的。

影像右側的山丘最為清晰可見，向中心和左側逐漸模糊。在丘陵地帶周圍，蜿蜒的小溝壑勾勒出地表輪廓（見註圖）。溝壑和水道中的這種蜿蜒曲折是由流動水道對面坡面上物質的侵蝕和沈積形成的，就像地球上的河流彎道一樣。

畫面左側南側的地形更加平坦。這顯示其地質成因可能有所不同。一種可能性是，這些平坦區域與奧林匹斯山北側崩塌引發的大規模山體滑坡有關，滑坡在那裡形成了一個巨大的環狀結構——一個光環。同樣，在這種情況下，碎屑也經過了很長的距離才到達阿刻戎槽溝的底部。

 

圖像編輯

這些影像由高解析度立體相機 (HRSC) 於 2024 年 10 月 24 日在火星快車號第 26,273 次軌道飛行期間拍攝。地面解析度約為每像素 16 米，垂直頂視圖的中心位置約為東經 220 度和北緯 37 度。彩色影像是使用來自天底通道、垂直於火星表面的視野以及 HRSC 彩色通道的資料創建的。傾斜透視圖是使用數位地形模型、天底通道和 HRSC 彩色通道建立的。立體影像由天底通道和立體通道生成，當用紅/藍或紅/綠眼鏡觀看時，它可以提供景觀的三維印象。彩色編碼的地形視圖是基於該地區的數位地形模型 (DTM)，從中可以得出景觀的地形。

 

[照片]

(A) Acheron Fossae 西部的伸展裂縫

巨型火山奧林匹斯山以北，有一塊面積幾乎與德國相當的區域，該區域受到構造力的強烈影響，隨後又受到冰川沉積的碎石和瓦礫的影響：阿克戎槽溝，一系列幾乎筆直的伸展斷層，在地質學中被稱為“地壘和地塹結構”。

(B) 丘陵和小型台地：原始景觀的遺跡

在溝渠和鄰近的低地之間，散落著一些以前連續的岩層殘餘，這些岩層尚未完全被侵蝕，構成了這片地形的特色。這些殘餘包括許多清晰可見的圓形丘陵（凸起），其中一些山峰平坦，以及小型台地。

(C) 黃泉窩地質過程的痕跡

從火星岩石地函中升起的部分熔融岩體（或岩漿泡）對塔爾西斯地區地表施加了巨大的壓力，導致堅硬的岩石地殼被拉伸並撕裂。這形成了阿克戎槽溝——一個由停滯的地殼塊和巨石組成的系統。這些巨石塌陷到拉伸所形成的空間。隨後，滿載碎石和碎石的冰川穿透了裂谷。

(D) 阿克戎槽溝西部的構造與岩石冰河痕跡 (景觀特徵)

從阿刻戎槽溝構造區西部的火星高地到火星北部低地（北部位於圖片右側）的過渡：左側可見地表非常平坦的高原。據推測，沿著南部奧林匹斯山火山斷層線滑動的岩體擁有足夠的能量，能夠深入到如此遙遠的北方。阿刻戎槽溝構造斷層的西緣呈對角線穿過圖片中心。最右側是亞馬遜平原。

在阿克戎槽溝地區的西部，各種地質過程的後果可以被典型地研究：該地區以火山活動和與之相關的構造過程為特徵。在37億到39億年前，巨型火山奧林匹斯山開始發展（圖左，在圖片外）。地殼的拉伸形成了裂谷（壘包和地塹）。後來，地塹裡充滿了被岩石冰川推入的碎石和瓦礫（線狀谷填）。原來的地形幾乎完全被侵蝕了。只剩下幾座圓形的山丘（多節地形）。在這片地形周圍，蜿蜒的小溝壑勾勒出地表（蜿蜒的水道），並匯入北部的低地。在南部，可以看到大片光滑的表面（光滑物質）－據推測是從奧林匹斯山幾公里高處斷裂下來的物質的沉積物。

(E) 西部阿刻戎溝區域的3D立體影像

歐空局「火星快車號」太空船上由德國太空總署（DLR）操控的高解析度立體相機（HRSC）的天底通道垂直指向火星表面，並利用四個傾斜立體通道之一，可以創建所謂的立體影像。配戴紅藍或紅綠眼鏡，即可呈現該區域的立體景觀。這使我們能夠探究地形細節，例如阿刻戎溝深溝中的流動結構。

(F) Acheron Fossae 西部地形圖

火星快車號上的DLR HRSC立體相機配備九個感測器，正從不同角度對火星表面進行成像，這些角度與飛行路徑垂直。右上角的色標顯示了相對於火星球體（火星上一個假想的表面，拉丁語：Ares）的海拔值，該球體具有相同的引力。這清晰地展現了從火星高地到亞馬遜平原低地（圖中右側為北部）的顯著過渡：與阿爾卑斯山脈類似，從最高峰到山麓的海拔差異超過3000米。

(G) 奧林匹斯山北部 Acheron Fossae 地區以西

奧林匹斯山直徑600公里，高24公里，是太陽系最大的火山。其北面是阿克戎槽溝的月牙形光環，該區域具有顯著的構造延伸斷層。奧林匹斯山西北部的地形位於歐空局火星快車號26273軌道上拍攝的HRSC影像的矩形剖面內。