尼羅火山口沙丘場

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尼羅火山口的位置

尼羅火山口（Nili Patera）是火星上的一處沙丘場，位於火星赤道附近大瑟提斯尼羅破火山口，一座古火山遺址的熔岩平原頂部[1]，其位置坐標為北緯8.7度，東經67.3度[2]。它是火星上最活躍的沙丘場之一，火星勘測軌道飛行器上的高解像度成像科學設備相機正以每六周一次的拍攝頻率對它進行積極的研究。對沙丘運動的研究提供了隨時間變化的風況信息，並可進一步研究火星地貌的表面侵蝕特徵。這些信息可用於未來火星探測的開發和設計.[1][3]。火山口場的沙丘屬於新月形形態，高解像度成像科學設備的研究首次確定了火星上至少存在1米（3.3英尺）的沙丘和漣漪運動[4]。火山口沙丘場也是第一個使用COSI-Corr軟件進行調查的區域，該軟件最初用於分析地球上的沙丘移動[4]。尼羅火山口場監測所提供的證據研究表明，火星上的沙通量約為每年數立方米/米，類似於在南極洲維多利亞谷沙丘觀測到的通量[5]。

調查

2007年至2010年的三年期間拍攝的尼羅火山口沙丘場的延時攝影，顯示了沙丘漣漪的運動。

在從水手9號開始到火星奧德賽號結束的35年時間中，都沒有發現火星上的沙丘運動[4]。直到那時，科學家們還在一直推測火星沙丘的靜態或動態性質。為了回答這一問題，高解像度成像科學設備在不同時間檢查了尼羅火山沙丘，並使用分析沙丘運動的軟件分析了結果，該軟件通過檢查不同時間的照片差異來分析沙丘的運動。研究發現，隨着時間的推移，火山口沙丘的形態發生了變化，因此，尼羅火山口沙丘場具有非常動態的結構特徵。此外，還發現沙丘頂部和底層之間存在速度差異，頂層漣漪的移動速度快於底部波紋，這表明沙丘作為一個整體在火星上移動[1][6]。

漣漪的遷移相較於整座沙丘的通量率已被測出，並根據該計算確定了形成漣漪遷移的低能沙粒（稱為「雷普頓」）與高能沙粒（薩爾頓）的相對比例。薩爾頓被檢測為主要造成了沙丘的整體移動[7]，這種運動機制被稱為躍移，現已確定尼羅火山口的沙丘在現有風力條件下處於活躍狀態，並作為一個整體移動[8]。由於火星大氣層較薄，風速必須比地球上快約10倍，才能使沙粒移動，火星上很少出現這種強風，但由於火星大氣層較稀薄，且引力較低，沙粒一旦開始移動，速度就會比地球上快得更，移動的距離也更遠[9]。

從理論上講，在火星上，一旦強風引發沙粒運動，由於行星較低的重力和稀薄大氣的低阻力，即便較弱的風也可維持沙丘的運動[9]。尼羅火山口沙丘場沙丘下淺色的表面是已冷卻的古老熔岩。熔岩表面的裂縫內填滿了可能來自火山的黑沙，但，目前尚不清楚這些火山砂是來自當地火山口，還是從另一火山遺址吹刮而來[10]。

尼羅火山口沙丘的沙流量，即通量，大約等於南極洲 [2]維多利亞谷中沙丘[5][9]的通量。尼羅火山口的沙丘運動可用來預測噴砂對岩石所造成的侵蝕率。根據收集到的證據，預計岩石侵蝕率將與南極洲相接近[6]。在《自然》雜誌上發表的一篇論文中，美國宇航局科學家們報告稱，他們已經檢測到尼羅火山口沙丘高達200英尺（61米）、作為「整個火星地貌連貫單元」[6][11]的移動。這些發現加深了人們對風在火星地貌侵蝕現象中所起作用的理解，反過來，這可以更好地規劃未來人類和機械人的火星探險任務[6][12]。

高解像度成像科學設備圖像

  • 尼羅火山口上可能起源於火山的黑色沙丘，淺色的表面是已冷卻的古老熔岩，熔岩地表的裂縫中填滿了黑色的火山砂。
    尼羅火山口上可能起源於火山的黑色沙丘，淺色的表面是已冷卻的古老熔岩，熔岩地表的裂縫中填滿了黑色的火山砂。
  • 尼羅火山口中的沙丘，顯示了風在中央沙丘背風側造成的漣漪和崩塌。
    尼羅火山口中的沙丘，顯示了風在中央沙丘背風側造成的漣漪和崩塌。
  • 尼羅火山口中的新月形沙丘
    尼羅火山口中的新月形沙丘

另請查看

參考文獻

  1. ^ 1.0 1.1 1.2 Amy Teitel. Dynamic Sand Dunes on Mars. americaspace.com. 9 May 2012 [2022-04-05]. （原始內容存檔於2021-05-16）. 
  2. ^ 2.0 2.1 Advancing Dune in Nili Patera, Mars. NASA. [2022-04-05]. （原始內容存檔於2022-06-18）. 
  3. ^ Active Dune Field on Mars. NASA. 2 May 2014 [2022-04-05]. （原始內容存檔於2019-06-17）. 
  4. ^ 4.0 4.1 4.2 Ralph D. Lorenz; James R. Zimbelman. Dune Worlds: How Windblown Sand Shapes Planetary Landscapes. Springer Science & Business Media. 22 April 2014: 147–148 [2022-04-05]. ISBN 978-3-540-89725-5. （原始內容存檔於2022-04-05）. The barchan dunes of Nili Patera were the first place to provide documented evidence of ripple and dune movement on Mars of at least a meter, using repeat HiRISE images. 
  5. ^ 5.0 5.1 Paul E. Geissler, Nicholas W. Stantzos, Nathan T. Bridges, Mary C. Bourke, Simone Silvestro and Lori K. Fenton. Shifting sands on Mars: insights from tropical intra-crater dunes (PDF). Earth Surface Processes and Landforms. 17 September 2012, 38 (4): 407–412 [2022-04-05]. Bibcode:2013ESPL...38..407G. doi:10.1002/esp.3331. （原始內容 (PDF)存檔於2017-10-10）. 
  6. ^ 6.0 6.1 6.2 6.3 NASA Spacecraft Detects Changes in Martian Sand Dunes Advancing Dune in Nili Patera, Mars. NASA. 9 May 2012 [2022-04-05]. （原始內容存檔於2016-03-08）. 
  7. ^ Treatise on Geophysics. Elsevier Science. 17 April 2015: 2 [2022-04-05]. ISBN 978-0-444-53803-1. （原始內容存檔於2022-04-05）. 
  8. ^ S. Silvestro, L. K. Fenton, D. A. Vaz, N. Bridges and G. G. Ori1. RIPPLE MIGRATION ON ACTIVE DUNES IN NILI PATERA (MARS). (PDF). 1 International Research School of Planetary Sciences, Viale Pindaro, Pescara, Italy, 2 SETI Institute, NASA Ames Research Center, CA, USA, 3 Centre for Geophysics, University of Coimbra, Portugal, 4 Applied Physics Laboratory, Laurel, MD, USA, 5 Ibn Battuta Centre, Universitè Cadi Ayyad, Marrakech, Morocco. [2022-04-05]. （原始內容 (PDF)存檔於2022-01-21）. 
  9. ^ 9.0 9.1 9.2 Nola Taylor Redd. Sand Dunes on Mars Are Surprisingly Speedy. Space.com. 9 May 2012 [2022-04-05]. （原始內容存檔於2022-06-07）. 
  10. ^ Sand Dunes in Nili Patera Caldera. hirise.lpl.arizona.edu. [2022-04-05]. （原始內容存檔於2022-04-05）. 
  11. ^ Ayoub, F.; Avouac, J.-P.; Newman, C.E.; Richardson, M.I.; Lucas, A.; Leprince, S.; Bridges, N.T. Threshold for sand mobility on Mars calibrated from seasonal variations of sand flux. Nature. 30 September 2014, 5: 5096. Bibcode:2014NatCo...5.5096A. PMID 25268931. doi:10.1038/ncomms6096 可免費查閱. 
  12. ^ Nathan Bridges. Topography of Moving Dunes in Nili Patera. NASA. 7 November 2012 [2022-04-05]. （原始內容存檔於2021-11-20）. 
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