科学家们在火星上发现了超过 15000 公里的古代河床，揭示出火星的广大区域曾经被流水纵横交错。这些蜿蜒的山脊保存在火星高地，表明降雨——而不仅仅是冰川融化——曾经在塑造这颗红色星球的表面方面发挥了重要作用。
这些利用高分辨率轨道数据绘制的发现挑战了长期以来认为火星寒冷干燥的观点，反而表明火星曾经可能温暖、湿润，并且比我们想象的更像地球。研究小组考察了位于火星南部高地诺亚奇地（Noachis Terra）的河流蜿蜒脊（FSR），即倒置水道。这些地貌很可能起源于河流沉积物硬化后，随着周围地貌逐渐被侵蚀而暴露出来。
一条中等程度侵蚀的河流蜿蜒山脊（FSR），其内有许多小型陨石坑，在周围物质中清晰可见。它从东北方向的一个小山谷中涌出，向西逐渐清晰，直至消失。FSR 中有一个明显的曲线，可能是蜿蜒曲折。FSR 北面有一个圆形平坦的地貌，很可能是一个撞击坑，里面充满了水或沉积物。图片来源：NASA/JPL/MSSS/默里实验室
类似的山脊系统在火星其他地区也曾被发现，但它们在诺亚奇地的广泛存在表明那里曾经存在流动的水。降水被认为是这种广泛水活动最可能的来源。
这项新研究由开放大学博士生亚当·洛斯库特（Adam Losekoot）领导，并由英国航天局资助。他在达勒姆举行的皇家天文学会2025年全国天文学会议上展示了这一研究成果。
一条东西向的流星雨（FSR）支流。它们保存了一条河流分叉后重新汇合的区域（图片外）。下支流侵蚀严重，分布广泛；上支流较窄，但保存更清晰。它们可能暴露了不同的时间，经历了不同的地质过程，或代表了不同的河流活动时期。山脊内有填充物的残留，支流向下干处则有一条蜿蜒的河道。两条支流之间是一种台地，它可能是由较硬物质构成的基座，也可能是一个由与FSR相同的物质填充的陨石坑。图片来源：NASA/JPL/亚利桑那大学
研究结果表明，在诺亚纪-赫斯珀里亚纪过渡时期（约 37 亿年前的地质和气候变化时期），诺亚纪地表水可能保持稳定。
诺亚奇地尚未像火星其他地区那样得到广泛研究，部分原因是这里几乎没有山谷网络，而山谷网络是传统上用来推断历史降雨量和径流的分支侵蚀特征。
该研究的重点是河流蜿蜒的山脊，作为古代地表水的另一种证据形式。
HiRISE 相机中 FSR 的分支，与 IRB 图像合并。主山脊侧面清晰可见水平层，山脊顶部存在河道填充物。这些层表明山脊物质是由河流环境中的沉积物形成的。图片来源：NASA/JPL/亚利桑那大学
这台名为 CTX 的背景相机，能够提供火星勘测轨道飞行器上其他相机正在研究的小型岩石和矿物目标周围地形的全景背景视图。CTX 会同时利用 HiRISE 收集的高分辨率图像和用于寻找矿物的 CRISM 光谱仪收集的数据进行观测。
“研究火星，尤其是像诺亚奇地这样尚未被充分探索的区域，真的非常令人兴奋，因为那里的环境数十亿年来基本没有变化。它就像一个时间胶囊，以一种在地球上不可能实现的方式记录着基本的地质过程，”洛斯库特说。
他和他的团队使用了来自三个轨道仪器的数据：环境相机 (CTX)、火星轨道器激光高度计 (MOLA) 和高分辨率成像科学实验 (HiRISE)。
这些数据集使团队能够绘制出广阔区域内山脊系统的位置、长度和形态。
合并后的IRB图像显示，一条狭窄的流域河道（FSR）拥有尖顶（尖峰山脊）和蜿蜒的河道。尖顶可能表明这条流域河道长期遭受严重侵蚀，只剩下一个狭窄的山峰，也可能表明只有一小部分原始河流填充物被保留了下来。图片来源：NASA/JPL/亚利桑那大学
高分辨率成像实验（HiRISE）项目名为HiRISE。它拍摄的照片覆盖了火星广阔的地形，甚至连厨房餐桌大小的地貌都能清晰可见，并已拍摄了数百个火星表面的目标区域，其细节之丰富前所未有。该相机的工作波长与人眼相同，为可见光波段，但配备了一个望远镜头，能够拍摄出行星探索任务中前所未有的高分辨率图像。这些高分辨率图像使科学家能够分辨火星上约1米（3英尺）的物体，并以前所未有的方式研究火星的形态（表面结构）。
许多特征表现为孤立的山脊段，而其他特征则形成延伸数百公里、高出周围地形数十米的系统。
这些山脊的广泛分布和形状表明，它们可能是在相对稳定的地表条件下经过一段具有重要地质意义的时期形成的。
特征的空间分布和范围表明水源为降水。
洛斯库特说：“我们的工作提供了新的证据，表明火星曾经是一个比现在更加复杂和活跃的行星，这是一件令人兴奋的事情。”
火星上一处顶部平坦、侵蚀严重的河流蜿蜒脊（FSR）的彩色图像。可以看到沙丘在FSR顶部移动。图片来源：NASA/JPL/亚利桑那大学
火星轨道器激光测高仪（MOLA）是火星全球探测器（MGS）上的一种仪器，利用激光测高技术绘制火星地形图。它于1997年9月至2001年6月运行，收集火星表面特征高度数据。这些数据用于绘制详细的地形图，并研究火星的地质和历史气候。
山脊形成广泛的相互连接的系统这一事实表明，水的条件一定持续了相对较长的时间，这意味着诺亚奇地在一段地质相关的时期内经历了温暖潮湿的条件。
这些发现挑战了现有的理论，即火星总体上寒冷干燥，在零星的短时期变暖中，冰盖融水形成了一些山谷。
编译自/scitechdaily