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子午線灣

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該圖片顯示了子午線灣中的一道弓形脊。
2012年高解像度成像科學設備拍攝的子午線高地中神秘的山脊。這裏是否曾有過某種流體，或是其他什麼？子午線高地是火星上較為複雜的區域之一。
子午線灣是圖中正中偏下的幽暗區，位於從左側（示巴灣）向右伸出的暗斑末端。

子午線灣（Sinus Meridiani）是火星上一處位於赤道以南，呈東西向延伸的反照率特徵，19世紀70年代末由法國天文學家卡米伊·弗拉馬利翁所命名。

1979-2001年，在該特徵附近（以南緯7.12 度、東經4度為中心，大約 1600 公里範圍）的區域被命名為「子午線高地」[1]。

觀測史

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1870年代末，法國天文學家卡米伊·弗拉馬利翁將火星上一處古典反照率特徵命名為「子午線灣」。以前的天文學家，特別是德國的威廉·比爾和約翰·海因里希·馮·馬德勒團隊，以及後來意大利的喬凡尼·斯基亞帕雷利，在繪製觀測圖時選擇了火星上某一特定點作為本初子午線位置。弗拉馬利翁接受了火星表面黑暗區域是海洋的說法，他在匯編和分析之前所有的火星觀測結果時，將該點所在的黑暗區域命名為「子午線灣」（Sinus Meridiani），1958年，該名稱被國際天文聯合會批准接受[2]。

自20世紀60年代飛越和環繞火星軌道的航天器開始提供圖像以來，除了先前命名的反照率特徵外，又命名了許多地貌特徵。1979年，該地區的反照率特徵子午線灣被命名為「子午線高地」 （Terra Meridiani）。2001年，區域特徵的邊界被重新定義，該名稱被取消[1]。然而，它有時被使用至現今，「子午線灣」反照率特徵仍屬於正式官方名稱.[2]

子午線高原

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「子午線高原」（Meridiani Planum）這一名稱用於專指子午線灣西部「機遇號」火星探測車的着陸點。火星探測車團隊之所以選擇該地點，是因為它是一片平坦且幾乎沒有岩石的平原（因此是一處安全的着陸點），也是一處顯示赤鐵礦礦物光譜特徵的地點，赤鐵礦通常是水環境中沉積物的標誌。

「機遇號」的分析

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「藍莓碗」岩石。
這張由顯微成像儀拍攝的圖像顯示了嵌入在溝壁內的閃亮球形物體。
鷹撞擊坑岩石露頭上的「藍莓石」（赤鐵礦球），注意左上角合併在一起的三連體藍莓石。

機遇號火星漫遊車發現子午線高原的土壤與古瑟夫撞擊坑和阿瑞斯谷中的非常相似，但在子午線高原的許多地方，土壤上覆蓋着圓形、堅硬，被稱為「藍莓石」的灰色小球[3]。這些藍莓石几乎全部由赤鐵礦組成。據確認，火星奧德賽號從軌道檢測到的光譜信號就是由這些小球產生的。經過進一步研究，確定了藍莓石是由地下水形成的結核構造[4]。隨着時間的推移，這些結核從上覆的岩石中風化而出，然後以緩慢堆積的方式集中於地表。岩床中球粒的密度可能會產生出可觀察到的藍莓石覆蓋物，這些藍莓石覆蓋物出自至少一米厚的風化岩石[5][6]。大部分的土壤並非由當地的橄欖石玄武岩砂構成，沙子可能是從其他地方被吹送過來的[7]。  

  • 顯示「藍莓石」如何覆蓋了子午線平原大部分地表的示意圖。
    顯示「藍莓石」如何覆蓋了子午線平原大部分地表的示意圖。

塵埃中的礦物質

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聚集在機遇號捕獲磁鐵上的塵埃產生的穆斯堡爾光譜顯示，塵埃的磁性成分為鈦磁鐵礦，而非人們曾認為的那樣，只是普通的磁鐵礦，此外，還檢測到了少量的橄欖石，這被解釋為表明行星上有一段漫長的乾涸期。另一方面，少量赤鐵礦的存在意味着火星早期歷史中可能有很短一段時間存在過液態水[8]。由於岩石研磨工具 (RAT) 發現它很容易磨入到基岩中，因此人們認為這裏的岩石比古瑟夫撞擊坑的要鬆軟得多。

岩床礦物

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「霍姆斯特克」地層

機遇號着陸的地面幾乎看不到岩石，但火星車上的一套儀器對暴露在隕石坑中的基岩進行了檢查[9]，發現基岩為沉積岩，含有以硫酸鈣和硫酸鎂形式存在的高濃度硫。基岩中可能存在的一些硫酸鹽有一水硫酸鎂、無水硫酸鹽、熟石膏、硫酸鎂、瀉利鹽和石膏。也可能存在鹽類，例如岩鹽、水氯鎂石、南極石、白鈉鎂礬、無水鈉鎂礬或鈣芒硝等[10][11]。

這些含有硫酸鹽的岩石與孤立的岩石和火星其他地點登陸器/漫遊車檢查過的岩石比，色澤更淺。這些含有水合硫酸鹽的淺色岩石的光譜與火星全球探勘者號上熱輻射光譜儀拍攝到的光譜相似，在大面積區域發現了相同的光譜，因此人們相信水曾經出現在廣袤的區域， 而不僅僅局限於機遇號探測的區域[12]。

阿爾法粒子X射線光譜儀 (APXS) 發現岩石中磷的含量相當高，其他探測車在阿瑞斯谷和古瑟夫撞擊坑也發現了類似的濃度水平，因此有人假設火星的地幔可能富含磷[13]。岩石中的礦物可能來源於玄武岩的酸風化作用，由於磷的溶解度與鈾、釷和稀土元素的溶解度有關，因此也有望岩石中可能富含了這些金屬元素[14]。

當機遇號火星車前往奮鬥撞擊坑邊緣時，它很快就發現了一道白色礦脈，後來確定為是純石膏[15][16]，這條礦脈是由攜帶石膏溶液的水流將礦物沉積在岩石裂縫中所形成，該道被稱作「霍姆斯特克」地層的礦脈圖片顯示在右上側。

水的證據

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「最後機會」岩石中的交錯層理特徵

對子午線岩石的檢查發現了過去存在水的有力證據，在所有基岩中都發現了只在水中才能形成的黃鉀鐵礬礦物，這一發現證明了子午線高原曾存在過水[17]。此外，一些岩石呈現出只有在涓涓細流中才能形成的小疊層形狀[18]，首塊發現有此類疊層的岩石被稱為「幽谷」（The Dells），地質學家認為交錯層理顯示了水下漣漪傳播的花彩幾何結構[19]。左側顯示了交叉分層，也稱為交錯層理的圖片。

一些岩石中的箱形孔洞是由硫酸鹽形成的大晶體所造成，當晶體溶解後，就會留下稱為孔洞的空隙[20]。岩石中溴元素的濃度變化很大，可能是因為它們極易溶解。水可能在蒸發前就將其濃縮在某些地方。另一種濃縮高溶解性溴合物的機制是夜間的霜凍沉積，形成非常薄的水膜，將溴集中在某些地方[21]。

  • 岩石內部的空隙或「孔穴」。
    岩石內部的空隙或「孔穴」。

撞擊產生的岩石

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更多資訊：似曜岩

在沙質平原上發現了一塊從「似曜岩」撞擊坑噴射出來的岩石—「彈跳岩」，它的化學成分與此地的基岩不同，主要含有輝石和斜長石，不含橄欖石，非常像是來自火星的「EETA 79001」輝玻無粒隕石的一部分，彈跳岩因靠近着陸器的彈跳氣囊位置而得名[5][5]。

隕石

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機遇號在平原上發現了隕石，機遇號用儀器分析的第一塊岩石被稱為「熱盾岩」，因為它被發現於機遇號隔熱罩所掉落的地面附近。使用微型熱輻射光譜儀 (Mini-TES)、穆斯堡爾光譜儀和阿爾法粒子X射線光譜儀進行檢查後，研究人員將其歸類為IAB隕石。阿爾法粒子X射線光譜儀確定它由 93% 的鐵和 7% 的鎳組；而被稱為「巴伯頓無花果樹」的鵝卵石則被認為是一種石質或石鐵質隕石（中隕鐵矽酸鹽）[22][23]，但「阿倫山」（Allan Hills）和「中山」可能是鐵隕石。

  • 熱盾岩是在另一顆行星上發現的第一顆隕石。
    熱盾岩是在另一顆行星上發現的第一顆隕石。
  • 機遇號的隔熱罩，熱盾岩位於背景的正上方左側。
    機遇號的隔熱罩，熱盾岩位於背景的正上方左側。

地質史

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對現場的觀察使科學家們相信，該地區多次被洪水淹沒，並經歷了蒸發和乾燥[5]。在此過程中硫酸鹽沉積下來，隨後又將沉積物膠結，赤鐵礦結核通過地下水的沉澱而生長。一些硫酸鹽形成大晶體，後來溶解留下孔洞。有數條證據表明，在過去十億年左右的時間裏氣候乾旱，但在遙遠的過去，至少有一段時間內，氣候支持水的存在[24]。

圖集

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  • HiWish計劃下高解像度成像科學設備顯示的子午線高地中層狀的桌山。
    HiWish計劃下高解像度成像科學設備顯示的子午線高地中層狀的桌山。
  • 上一張照片中其中一座桌山的特寫，桌山可能是一座湖泊殘跡中的堆積沉積物。HiWish計劃下高解像度成像科學設備拍攝的相片。
    上一張照片中其中一座桌山的特寫，桌山可能是一座湖泊殘跡中的堆積沉積物。HiWish計劃下高解像度成像科學設備拍攝的相片。

另請查看

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參引資料

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  1. ^ 1.0 1.1 "Terra Meridiani". Gazetteer of Planetary Nomenclature. USGS Astrogeology Research Program.
  2. ^ 2.0 2.1 "Sinus Meridiani". Gazetteer of Planetary Nomenclature. USGS Astrogeology Research Program.
  3. ^ Yen, A., et al. 2005. An integrated view of the chemistry and mineralogy of martian soils. Nature. 435.: 49-54.
  4. ^ Bell, J (ed.) The Martian Surface. 2008. Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-86698-9
  5. ^ 5.0 5.1 Squyres, S. et al.  2004.  The Opportunity Rover’s Athena Science Investigation at Meridiani Planum, Mars.  Science:  1698-1703.
  6. ^ Soderblom, L., et al.  2004.  Soils of Eagle Crater and Meridiani Planum at the Opportunity Rover Landing Site.  Science:  306.  1723-1726.
  7. ^ Christensen, P., et al.  Mineralogy at Meridiani Planum from the Mini-TES Experiment on the Opportunity Rover.  Science:  306. 1733-1739.
  8. ^ Goetz, W., et al. 2005. Indication of drier periods on Mars from the chemistry and mineralogy of atmospheric dust. Nature: 436.62-65.
  9. ^ Bell, J., et al. 2004. Pancam Multispectral Imaging Results from the Opportunity Rover at Meridiani Planum. Science: 306.1703-1708.
  10. ^ Christensen, P., et al. 2004 Mineralogy at Meridiani Planum from the Mini-TES Experiment on the Opportunity Rover. Science: 306. 1733-1739.
  11. ^ Squyres, S. et al. 2004. In Situ Evidence for an Ancient Aqueous Environment at Meridian Planum, Mars. Science: 306. 1709-1714.
  12. ^ Hynek, B. 2004. Implications for hydrologic processes on Mars from extensive bedrock outcrops throughout Terra Meridiani. Nature: 431. 156-159.
  13. ^ Dreibus,G. and H. Wanke. 1987. Volatiles on Earth and Marsw: a comparison. Icarus. 71:225-240
  14. ^ Rieder, R., et al. 2004. Chemistry of Rocks and Soils at Meridiani Planum from the Alpha Particle X-ray Spectrometer. Science. 306. 1746-1749
  15. ^ NASA - NASA Mars Rover Finds Mineral Vein Deposited by Water. www.nasa.gov. [2021-08-27]. （原始內容存檔於2017-06-15）. 
  16. ^ Durable NASA rover beginning ninth year of Mars work. sciencedaily.com. [2021-08-27]. （原始內容存檔於2021-08-27）. 
  17. ^ Klingelhofer, G. et al. 2004. Jarosite and Hematite at Meridiani Planum from Opportunity’s Mossbauer Spectrometer. Science: 306. 1740–1745.
  18. ^ Herkenhoff, K., et al. 2004. Evidence from Opportunity’s Microscopic Imager for Water on Meridian Planum. Science: 306. 1727-1730
  19. ^ Squyres, S. et al. 2004. In Situ Evidence for an Ancient Aqueous Environment at Meridian Planum, Mars. Science: 306. 1709-1714.
  20. ^ Herkenhoff, K., et al 2004 Evidence from Opportunity's Microscopic Imager for Water on Meridian Planum. Science: 306. 1727–1730
  21. ^ Yen, A., et al. 2005. An integrated view of the chemistry and mineralogy of martian soils. Nature. 435.: 49-54.
  22. ^ Squyres, S., et al. 2009. Exploration of Victoria Crater by the Mars Rover Opportunity. Science: 1058-1061.
  23. ^ Schroder,C., et al. 2008. J. Geophys. Res.: 113.
  24. ^ Clark, B. et al. Chemistry and mineralogy of outcrops at Meridiani Planum. Earth Planet. Sci. Lett. 240: 73-94.

外部連結

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