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子午线高原

子午线高原（英文：Meridiani Planum）或译子午高原、子午线平原，是在火星南纬2度的一个高原，中心位于0°12′N 357°30′E / 0.2°N 357.5°E / 0.2; 357.5，位于子午线高地（Terra Meridiani）的最西侧部分。这个地区有少见的灰色结晶赤铁矿。在地球上赤铁矿常见于温泉或平静的湖泊；因此许多科学家相信在子午线高原的赤铁矿代表了火星古代曾存在温泉或曾经是液态水存在的环境。赤铁矿是当地厚度200至800米厚沉积岩地层的一部分。其他子午线高原上的地表特征包含了玄武岩和撞击坑。

子午线高原
Meridiani Planum
2004年2月，机会号火星探测车向西南方拍摄的子午线高原。远处可见其降落时抛弃的隔热罩和降落伞。
位置欧克西亚沼区、阿拉伯区、珍珠湾区
经纬0°N 357°E / 0°N 357°E / 0; 357
直径约 1,060 公里
子午线高原的地形图
卫星资料显示在子午线高原的赤铁矿沉积物。机会号的登陆足迹（Landing footprint）位于椭圆形范围内。
小猎犬撞击坑附近的岩石露头，已被机会号的岩石研磨工具研磨过。

机会号火星车

 
机会号的探测路线

2004年，子午线高原是NASA火星探测漫游者两台火星车的机会号登陆地点。这里原本也是2001火星探勘者登陆艇（英语：Mars Surveyor 2001 Lander）的预定登陆地点，但该计划在火星气候探测者号和火星极地着陆者号失败后取消。

机会号的探测结果指出在登陆地点曾经长时间有大量的高浓度盐分和强酸性液态水。地表特征显示在交错沉积物中存在许多小的类似卵石物体，外表看起来是结核构造、岩石内的晶簇（英语：vug），以及存在大量的硫酸镁和其他富含硫的矿物，例如黄钾铁矾。

机会号在子午线高原岩石和矿物的发现

机会号在子午线高原发现当地土让相当类似古瑟夫撞击坑和阿瑞斯谷；不过在当地许多处的土壤被灰色硬质圆球覆盖，被称为“蓝莓石”[1]这些蓝莓石几乎都由赤铁矿组成。这些物质的成分是由2001火星奥德赛号的光谱观测判定的。更进一部的研究显示这些蓝莓石是形成于火星表面，并且和水有关联[2]。随时间推移，这些核球周围的岩层遭到风化，而它们因为随后的沉积作用聚集。核球在基岩的聚集可能就是在被风化的小块岩石上所见到的蓝莓石[3][4]。大多数当地土壤都由橄榄石质玄武岩组成，并且并不是形成于当地，因此可能是来自其他地方[5]。

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    这个由显微摄影机拍摄的影像透著光泽，并且在沟壁嵌有球状物。
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    鹰撞击坑内岩石露头内的“蓝莓石”（赤铁矿球）。注意影像左上方三个合并的蓝莓石。
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    岩石中的“蓝莓碗”。
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    本图表示蓝莓石如何覆盖子午线高原表面大多数区域。

尘埃内矿物

机会号的穆斯堡尔谱仪被用来检验机会号以磁铁收集的尘土。检验结果显示在尘土内的磁性物质是钛磁铁矿，而非之前所认为的磁铁矿。尘土内还检测到少量的橄榄石，被认为是火星曾经长时间干旱的证据。另一方面，少量的赤铁矿存在代表液态水曾经短时间存在于古代火星表面[6]。机会号使用岩石研磨工具发现相当容易在基岩钻孔，因此当地岩石硬度可能远低于古瑟夫撞击坑的岩石。

基岩矿物

机会号登陆区域有部分地方可见到少量岩石，并且机会号曾经观测暴露在撞击坑内的岩石[7]。当地的基岩是沉积有许多含硫酸钙与硫酸镁的硫酸盐沉积岩。部分基岩内的硫酸盐矿物有硫镁矾、无水硫酸盐、烧石膏、六水镁矾、泻利盐和石膏。石盐、水氯镁石、南极石、白钠镁矾、钠镁矾或钙芒硝等矿物都可能存在[8][9]。

含有硫酸盐的岩石和许多火星车探测过的岩石或单一岩石相色调较淡。这些较淡色调的岩石包含有水合硫酸盐，相当类似火星全球探勘者号的热辐射光谱仪光谱观测的结果。相同的光谱在相当广大的区域被发现，因此一般相信液态水曾经在广大区域存在，而不是只有机会号所在区域[10]。

阿尔法粒子X射线光谱仪在岩石中发现了相对较高含量的磷。类似的磷含量在阿瑞斯谷和古瑟夫撞击坑中也有发现，所以有假设认为火星的地幔含有大量的磷[11]。岩石中的矿物可能是酸性液体对玄武岩的风化而形成。因为磷的溶解性和铀、钍、稀土元素相关，因此这些元素被认为会在岩石中富集[12]。

机会号火星探测车到了奋斗撞击坑边缘后不久就发现了白色的矿脉，之后被确认是石膏[13][14]。这些矿脉被认为是水蒸发后石膏沉积在岩石缝隙中而形成。下图即所谓的霍姆斯特克层。

 
霍姆斯特克层

水的证据

对子午线高原岩石的检测发现了过去曾有水流存在的强烈证据。在所有的基岩中发现了黄钾铁矾这种只能在水中形成的矿物。这项发现证实了液态水曾经存在于子午线高原[15]。此外，部分岩石出现小规模的叠层结构，而这些结构只在慢速流动的水中才会出现[16]。第一个叠层结构出现在岩石“The Dells”。地质学家表示这种交错地层显示了水面下涟漪造成的绳状结构[9]。左图即为当地发现的交错层。

在某些岩石中的盒状孔则是因为硫酸盐形成大型结晶而造成，并且当结晶被溶化后留下的孔洞被称为晶簇[16]。岩石中溴的聚集程度变化相当大，可能是因为它是可溶性的。当地可能曾经是水的聚集区域。另一个造成可溶性溴化物大量聚集的原因是火星夜间的霜造成地表上水薄膜，使溴化物在特定地点聚集[1]。

 
在岩石“Last Chance”中的交错层。
 
火星岩石内的晶簇。

来自撞击事件的岩石

其中一颗位于沙地的弹跳岩被认为来自撞击坑喷发物。它的化学成分和基岩不同，成分主要是辉石和斜长石，并且不含橄榄石，和地球的已知来自火星的休格地陨石 EETA 79001 的 Lithology B 部分相当类似。Bounce rock 的名字来自它的位置接近一个气囊弹跳标志[3]。

陨石

机会号发现了数个在平坦区域的陨石。第一个由机会号分析的陨石被称为“隔热罩岩”，这是因为它的位置位于机会号的隔热罩附近。机会号的小型热辐射光谱仪、穆斯堡尔谱仪和阿尔法粒子X射线光谱仪检验结果判定该陨石属于IAB铁陨石。阿尔法粒子X射线谱仪的化验结果显示该陨石由93%的铁和7%的镍组成。被称为“巴伯顿无花果树”的卵石被认为是石质陨石或石铁陨石（中陨铁）[17][18]。至于“艾伦丘陵”和“中山”这两颗岩石可能是铁陨石。

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    隔热罩岩是第一颗在地球以外行星发现的陨石。
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    机会号的隔热罩，隔热罩岩位于左上方背景。

地质历史

子午线高原多处观测结果让科学家推断当地曾经数次被洪水淹没，之后又因为蒸发和流水而干涸[3]，在这些过程中留下了硫酸盐沉积。硫酸盐之后和其他沉积物胶结，并且赤铁矿结核因为地下水的关系而增加。部分硫酸盐进入了大型的结晶结构，之后消失留下晶簇。部分线状结构是过去数十亿年气候相当干燥的证据，但在很久远之前曾有段时间气候可让液态水存在[19]。

子午线高原内的撞击坑

 
子午线高原内部分区域矿物分布图。

参见

参考资料

  1. ^ 1.0 1.1 Yen, A., et al. 2005. An integrated view of the chemistry and mineralogy of martian soils. Nature. 435.: 49-54.
  2. ^ Bell, J (ed.) The Martian Surface. 2008. Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-86698-9
  3. ^ 3.0 3.1 3.2 Squyres, S. et al. 2004. The Opportunity Rover’s Athena Science Investigation at Meridiani Planum, Mars. Science: 1698-1703.
  4. ^ Soderblom, L., et al. 2004. Soils of Eagle Crater and Meridiani Planum at the Opportunity Rover Landing Site. Science: 306. 1723-1726.
  5. ^ Christensen, P., et al. Mineralogy at Meridiani Planum from the Mini-TES Experiment on the Opportunity Rover. Science: 306. 1733-1739.
  6. ^ Goetz, W., et al. 2005. Indication of drier periods on Mars from the chemistry and mineralogy of atmospheric dust. Nature: 436.62-65.
  7. ^ Bell, J., et al. 2004. Pancam Multispectral Imaging Results from the Opportunity Rover at Meridiani Planum. Science: 306.1703-1708.
  8. ^ Christensen, P., et al. 2004 Mineralogy at Meridiani Planum from the Mini-TES Experiment on the Opportunity Rover. Science: 306. 1733-1739.
  9. ^ 9.0 9.1 Squyres, S. et al. 2004. In Situ Evidence for an Ancient Aqueous Environment at Meridian Planum, Mars. Science: 306. 1709-1714.
  10. ^ Hynek, B. 2004. Implications for hydrologic processes on Mars from extensive bedrock outcrops throughout Terra Meridiani. Nature: 431. 156-159.
  11. ^ Dreibus,G. and H. Wanke. 1987. Volatiles on Earth and Marsw: a comparison. Icarus. 71:225-240
  12. ^ Rieder, R., et al. 2004. Chemistry of Rocks and Soils at Meridiani Planum from the Alpha Particle X-ray Spectrometer. Science. 306. 1746-1749
  13. ^ NASA - NASA Mars Rover Finds Mineral Vein Deposited by Water. [2013-05-08]. （原始内容存档于2017-06-15）. 
  14. ^ Durable NASA rover beginning ninth year of Mars work. [2013-05-08]. （原始内容存档于2017-08-07）. 
  15. ^ Klingelhofer, G. et al. 2004. Jarosite and Hematite at Meridiani Planum from Opportunity’s Mossbauer Spectrometer. Science: 306. 1740-1745.
  16. ^ 16.0 16.1 Herkenhoff, K., et al. 2004. Evidence from Opportunity’s Microscopic Imager for Water on Meridian Planum. Science: 306. 1727-1730
  17. ^ Squyres, S., et al. 2009. Exploration of Victoria Crater by the Mars Rover Opportunity. Science: 1058-1061.
  18. ^ Schroder,C., et al. 2008. J. Geophys. Res: 113.
  19. ^ Clark, B. et al. Chemistry and mineralogy of outcrops at Meridiani Planum. Earth Planet. Sci. Lett. 240: 73-94.

外部链接

 
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