火星早期的氣候是溫暖潮濕還是寒冷干旱是行星科學中尚未解決的關鍵科學問題之一。火星表面廣泛分布的含水礦物和水流地貌顯示，火星早期存在長期的暖濕氣候，然而氣候模型認為，火星早期可能長期處于干冷狀態(tài)。研究火星上廣泛分布的蜿蜒脊狀地貌特征及含水礦物分布可為理解該問題提供重要支撐。
中國科學院國家空間科學中心研究員劉洋團隊研究了位于火星南北分界的坦佩高地東側的脊狀地形(圖1)，利用CTX、HiRISE和CRISM等火星軌道遙感數(shù)據(jù)對該地貌及礦物信息進行詳細分析。研究發(fā)現(xiàn)，在脊的周圍有倒轉撞擊坑和表面相對平滑的地貌單元，分別說明了該區(qū)域經(jīng)歷過強烈的侵蝕作用并發(fā)生過表面重塑事件。脊狀地貌區(qū)域的CRISM光譜數(shù)據(jù)顯示，在1.4μm、1.9μm和2.31μm有吸收峰出現(xiàn)，這與含鎂蒙皂石的實驗室光譜較為符合，該礦物主要分布在南側脊的兩側斜坡上，零星分布在脊的周邊區(qū)域，而在北側脊并沒有該礦物的光譜吸收峰出現(xiàn)(圖2)。通過對脊狀地貌的幾種形成機制進行對比發(fā)現(xiàn)，倒轉河道帶更能解釋觀察到的地貌特征，如脊斜坡及周圍地形的層狀粘土礦物、高度不一的雙脊地形、侵蝕強烈的地貌背景等均支持這一解譯(圖3)。
科研人員在該區(qū)域發(fā)現(xiàn)的脊狀地貌揭示出火星北部古海洋海岸線附近復雜的河流和侵蝕活動歷史。脊狀地形的年齡上限在中諾亞紀，且其分布在可能代表火星北部古海洋存在的二分性邊界處。通過撞擊坑定年得出脊的形成年代不晚于36億年的早西方紀，結合在脊兩側發(fā)現(xiàn)的約20m厚的層狀粘土礦物，代表了在早西方紀之前有一個約數(shù)萬年的活躍水流活動時期?；鹦窃谥Z亞紀到早西方紀時期的氣候是溫暖潮濕還是寒冷干旱的問題一直存在爭議，如果火星早期如氣候模型預測的寒冷干旱，那么形成該區(qū)域的倒轉河道帶則暗示了可能由火山噴發(fā)、隕石撞擊或自轉傾角改變導致的間歇但持續(xù)變暖的氣候事件。
關鍵詞： 火星早期宜居氣候研究
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