一项最新研究指出，火星上的沟壑并非由液态水冲刷形成，而是由干冰雕刻而成。
荷兰研究人员最近通过实验揭示了一个长期困扰火星科学界的谜团：火星表面神秘的沟壑并非由液态水雕刻，而是由滑动中的固态二氧化碳（干冰）块形成。这项发表在本周《地球物理研究快报》（Geophysical Research Letters）上的突破性研究表明，干冰如何通过类似“蠕虫”的运动，在火星沙丘上开凿出深邃的渠道。
实验室实验重现火星地貌形成过程
来自乌得勒支大学的隆内克·罗洛夫斯（Dr. Lonneke Roelofs）博士及其硕士生西蒙娜·维舍斯（Simone Visschers），在位于英国米尔顿凯恩斯（Milton Keynes）的开放大学（The Open University）内，利用一个专门设计的“火星模拟舱”成功模拟了火星的大气环境。在火星超稀薄的大气层和极端的温差条件下，研究人员观察到固态二氧化碳冰块展现出两种截然不同的运动模式，这些模式与卫星观测到的火星沟壑特征完美吻合。
罗洛夫斯博士在描述冰块的这种“钻入式”运动时表示，这让她感觉仿佛置身于电影《沙丘》中，亲眼目睹了“沙虫”的活动。实验结果显示，在坡度大于25度的陡峭斜坡上，干冰块会快速滑动，形成浅而直的沟槽。然而，当坡度减缓至22.5度以下时，其物理行为发生了显著的变化。
在这些相对平缓的坡面上，升华产生的气体会在冰块下方积聚压力，随后以爆发性的方式喷射而出，将沙粒瞬间抛射到数米高的空中。接着，冰块会像有生命的生物一般“钻入”地表，形成深邃、蜿蜒的渠道，这些渠道两侧伴有明显的隆起——这些地貌特征与美国宇航局（NASA）HiRISE相机拍摄到的火星神秘沟壑影像精确匹配。
自然过程驳斥水成理论
这项研究明确指出，液态水在形成火星南部中纬度地区集中分布的线性沙丘沟壑方面不发挥任何作用。在火星冬季，当地表温度骤降至零下120摄氏度时，固态二氧化碳冰会以高达70厘米的厚度堆积在沙丘上。而当春天来临，温度升高时，长达一米的大块干冰便会从背光沙丘的顶部边缘剥离。
温暖的沙子与极寒的冰块之间巨大的温差，导致冰块底面迅速升华，即从固态直接转变为气态。罗洛夫斯博士解释说，在他们的模拟实验中，观察到这种高压气体如何将冰块周围的沙子向四面八方冲击开来。逸出的气体推动冰块向下并向前移动，从而形成了周围环绕着被推开的沙脊的沟槽。
来自火星罗素陨石坑（Russell Crater）的卫星地形数据显示，沙丘顶附近的沟壑较浅，随后向下坡方向逐渐过渡为更深、更弯曲的渠道，这与研究人员在实验中成功重现的现象完全一致。研究团队的建模还表明，在火星较低的重力环境下，被喷射出的沙粒水平移动距离可超过半米，这足以形成从轨道上观测到的那些明显堤坝。
这项发现挑战了关于行星表面蜿蜒渠道形成方式的传统假设，它表明仅凭气体驱动的过程就能创造出以前被认为是液态侵蚀所形成的复杂地貌。这些研究成果可能会重塑科学家对欧罗巴（Europa）、特里同（Triton）和土卫六（Titan）等其他冰质星球表面特征的解读，在这些星球上，挥发性冰也能以意想不到的方式升华。
