2026年6月17日

 

• 德國立體相機 HRSC 拍攝的影像顯示了火星馬默斯山谷地區所謂的塵捲風。
• 這些威力強大但持續時間短暫的龍捲風會將塵埃捲入大氣層，形成小型氣旋。
• HRSC 是德國航空航天中心 (DLR) 為歐洲火星快車任務開發的相機實驗。
• 自 2004 年 1 月以來，HRSC 一直可靠地向地球發送火星影像，並由此產生數位地形模型。
• 該任務的期限最近已延長至 2029 年。
• 主要研究領域：太空旅行、探索、火星。

 

高解析度立體相機（HRSC）所獲得的最新影像資料顯示了火星北半球馬默斯山谷的一部分。 HRSC是由德國航空航天中心（DLR）為歐洲火星快車任務開發的相機實驗裝置，自2004年1月以來一直在向地球傳回火星影像。透過影像資料計算數位地形模型，可以繪製出這顆「紅色星球」的地形圖，並以三維形式呈現其表面。這使得人們能夠重建火星早期地質過程，包括其性質和時間。在地球這樣一顆動態變化的星球上，我們無法如此深入地了解地球的形成過程。

由於德國製造的高解析度火星探測器（HRSC）的持久耐用性，目前火星表面99%的區域已被繪製成地圖。就在幾天前，歐洲太空總署（ESA）宣布將火星快車任務延長至2029年底。

 

群山、懸崖和冰川交織而成的迷宮

馬梅爾斯山谷排水系統的溝壑縱橫，呈南北走向，綿延約1000公里，橫穿古老的阿拉伯高原，直至德烏特羅尼盧斯山附近的低地平原（左側為彩色標註的背景地圖）。山谷中部寬約25公里，最深處達1.2公里。週邊地區稱為「裂隙地形」：地勢崎嶇，遍布眾多深邃寬闊、錯綜複雜的山谷、平頂山丘、陡峭懸崖以及冰川沉積物。

該區域形成於約38億年前的諾亞紀晚期，當時我們這顆鄰近的行星從一個更濕潤、地質活動更活躍的世界演化成我們今天所知的寒冷天體。 「馬默斯」（Mamers）這個名字源自於羅馬時代之前的義大利奧斯坎語，意為「火星」。該地區於1976年正式得名。

 

回顧過去

馬默斯谷對行星科學來說意義重大，因為這些山谷提供了多種地質過程的證據。研究這一區域有助於解答冰川作用（即冰的作用）在數十億年的時間裡如何影響火星表面部分區域的問題。

谷底呈現狹長的線性結構。這些是覆蓋著碎屑的冰川，與地球上的冰川類似。這些線性結構形成於冰體依靠自身重力緩慢下滑，沿途被岩石和塵埃覆蓋之時。由於被岩石碎屑覆蓋和保護，冰川冰至今仍存在於陡峭的懸崖和斜坡上的沉積物中。如果沒有這層覆蓋，由於火星大氣壓力低，冰會立即蒸發到火星大氣層。

 

一種重要的大氣現象

火星的大氣層非常稀薄，密度僅為地球的百分之一左右。儘管如此，火星上仍經常觀測到塵捲風等大氣現象。在圖中所示的場景中，高解析度掃描相機（HRSC）在一張影像中捕捉到了許多這樣的旋渦（上圖中的小方框所示）。雖然這些旋渦持續時間短且範圍有限，但它們以每小時100公里甚至更高的速度席捲火星表面。塵捲風通常在下午形成，此時火星表面溫度升高，也會加熱上方的空氣，導致空氣上升。這些上升氣流形成垂直旋渦，將塵埃和沙粒捲入大氣層。因此，塵捲風在火星表面塵埃的分佈中扮演著重要角色。

火星塵捲風的高度可達八公里，但寬度通常不到一百公尺。它們常見於廣闊的平原地區，例如馬默斯山谷地區，與地球上乾燥沙漠中的塵捲風非常相似。然而，由於火星晝夜溫差巨大，它們的體積往往要大得多。

背景資訊：圖像編輯

這些影像由火星快車號探測器上的高解析度立體相機（HRSC）於2024年10月7日在第26423次軌道飛行期間拍攝。地面解析度約為每像素20米，影像中心位於北緯45度、東經17度附近。彩色影像由垂直於火星表面的天底通道資料以及HRSC的彩色通道資料產生。傾斜透視圖由數位地形模型以及HRSC的天底通道和彩色通道資料產生。立體影像（配戴紅藍眼鏡或紅綠眼鏡觀看時呈現三維立體效果）由天底通道和立體通道資料產生。彩色編碼的地形圖是基於該區域的數位地形模型（DTM），從中可以推導出地形特徵。

 

[照片]

(A) 火星馬默斯山谷河口的排水溝渠

馬默斯谷是火星上一個引人注目的區域，由寬闊的、類似運河的山谷和溝壑組成。它們位於阿拉伯地高原約1000公里長的盡頭，與低地交界處，形成了一個高度切割的地形。水和冰川沿著山谷向下流動，留下了寬達25公里的溝渠。這些溝渠兩側是未受侵蝕的高地殘餘。它們類似台地的山丘顯示這裡曾經是一片連綿不斷的高原。

(B) 馬默斯河谷的塵捲風與侵蝕

在馬默斯河谷河口，夜間氣溫驟降至冰點以下，清晨氣溫回升至冰點以上，午後氣溫升高，溫差極大，導致氣團上升。這種垂直氣流形成了小型塵捲風，在影像中表現為帶有陰影的小亮點。這些「塵捲風」捲起地面的塵土，並將其輸送數公里之遠。周圍台地山脈的隆起表明，地勢邊緣存在溯源侵蝕。

(C) 縱橫交錯的排水溝：火星馬默斯山谷的入口

在馬默斯山谷的盡頭，水流匯入氘氘河谷的低地。這條河流以及下游冰河的冰塊侵蝕出寬闊的溝壑，直抵高地。 「mensae」（拉丁文 mensa 的複數形式，意為「桌子」）指的是侵蝕作用留下的眾多台地。如今，這裡呈現出一種被稱為「裂紋地形」的地形：遍布著無數深邃寬闊的迷宮般山谷、平坦的台地、陡峭的懸崖以及類似冰川沉積物的「撕裂」地形。

(D) 阿拉伯地北部火星山谷（馬梅爾斯山谷）地形圖

德國航空航天中心（DLR）的火星快車探測器搭載的高解析度立體相機（HRSC）利用其九個感測器從不同角度拍攝火星表面影像。基於這些數據，DLR太空研究所和柏林自由大學行星科學與遙感系計算出數位地形模型。影像右上角的顏色標尺顯示了高程值。這表明，從南部（圖像左側）馬默斯山谷流出的高能量水流侵蝕了約1500公尺深的溝渠，深入到北部低地過渡地帶的高地。水流侵蝕後，在兩側留下了桌狀山－高地的遺跡。

(E) 火星馬梅爾斯河谷河口三維立體影像

立體影像可由HRSC相機的垂直於火星表面的天底通道和其中一個傾斜角度的立體通道產生。配戴紅藍眼鏡或紅綠眼鏡觀看時，即可獲得地形的立體視圖。由於影像解析度高達每像素20米，即使是最小的地形特徵也能清晰可見：例如台地斜坡上的滑坡、馬梅爾斯河谷中覆蓋著塵埃的冰層堆積，以及從阿拉伯地古老高地拔地而起的台地。

(F) 馬爾斯特山谷（馬默斯山谷）北部的真彩色俯視圖

馬默斯谷標誌著火星高地向北部低地的過渡地帶，其入口處便是低地。火星研究人員也將這一區域稱為二分界線。馬默斯谷的源頭位於其以南約一千公里處。在河口，高地的殘餘部分基本上未受侵蝕，以台地的形式存在。影像南北方向延伸約240公里（由於高解析度超級電腦掃描器的成像技術，影像中北方位於右側），東西方向延伸約90公里。