遥感教程第19-12页¶
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Three prime features of the martian landscape are volcanism and volcanoes, linear structures indicating some tectonism (but not plate tectonic movements of crust), and impact craters. It appears that the bulk of the martian rock materials are volcanic, probably of low silica (basaltic) nature. The martian crust in its broad or first order state can be subdivided into old, heavily cratered terrain in the southern hemisphere and younger, less cratered terrain, with abundant volcanic features in the northern one. The martian surface displays both conventional (i.e., similar to Earth�s) and exotic terrains and erosional/depositional processes. One of great importance is sinuous channels that are much like river beds on Earth. This holds big implications: that Mars once had, and may still have, some water, probably for the latter part of its history in subsurface storage. Mars may also have had in the past enough water to develop large lakes or ocean-sized bodies. Like the Moon, Mars has large-scale erosional and depositional units which give it a general stratigraphy that allows geologic maps of its surface to be drawn.
火星景观：线性特征、火山、撞击坑、通道；奇异地形；火星地层学
提醒：正如之前在这一小节中所提到的，火星似乎由两个主要的地形组成——北半球大部分是火山平原，有许多火山现象，但只有适度的火山口；火星南部也由火成岩（可能是火山岩）组成。地壳，但这是更严重的坑，并没有看到主要的表面返工或熔岩铺砌。构造特征-几乎完全断裂（可能是张性断裂）遍布整个地球。
下面描述的许多场景发生在火星的塔尔西斯地区和东部。为了在其地形背景下建立这些地形，这里有一个MOLA衍生地形图，其中包括我们将访问的一些地形：
我们从太阳系中发现的最大的地沟开始。看看这幅从我们之前展示的近半球图像中提取出来的维京彩色马赛克，这里集中在火星上最显著的特征：海陆山谷，绵延近4000公里（2486英里）（接近48个相邻的美国宽度），深度在2到7公里（1.25-4.35英里）。
这就是如果飞越山谷（峡谷）你会看到的。这幅图像是由维京人的视图和翻车鱼的数据组合而成的，没有垂直的夸张。
峡谷实际上是一系列的构造槽，由断层作用形成，呈放射状向塔西斯凸起，向西北方向延伸，高出周围平原约11公里（6.8英里），上面是前一页上命名的三座黑盾火山。这些火山高出凸起约10公里（6.2英里）。沿着一段叫做南坎多峡谷（South Candor Chasma）的峡谷壁，可以看到陡峭的斜坡，可能是被水蚀和基底滑坡堆积物卷起的。
在瓦莱斯马里纳里斯（VallesMarineris）的一张幻灯片的特写镜头中，我们可以看到大量碎片堆积的细节，这些碎片是从陡峭的峡谷壁上剥离出来的。
沿着瓦尔斯-马里纳里斯的一些边缘，最初看起来像是支流山谷。但是，它们不会进入与楼层基础相同的楼层。它们似乎以一种暗示着构造控制的模式纵横交错。一个建议的解释是由于地下水开采。
` <>`__19-39: What general explanation can be given for the formation of Valles Marineris? `ANSWER <Sect19_answers.html#19-39>`__
其他张性地堑分布在火星的各个部分，特别是在较新的地形中。这些可以发生在交叉的网络中，如下面描绘的塔尔西斯北部地区的诺蒂斯迷宫。这种构造形态特征也被称为 断裂地形。
一组亚平行断裂横穿了塔尔西斯地区侧面的地形（塔尔西斯是一个巨大的火星地壳隆起，跨越4000多公里，比其顶部的周围低地高出10公里；奥林巴斯蒙斯火山和塔尔西斯火山证实了其火山性质）。在总体格局中，这些集合是径向的塔西斯顶点。这里有一个这样的装置，它横穿较旧的陨石坑（但一些较年轻的陨石坑叠加在断裂上）。
正如火山地体（如东非裂谷）经常发生的情况一样，在火星上也发现了一套与熔岩撤退后失去支撑引起的张力有关的近距离平行地堑（以断层为界的地壳下降块体）：
在另一个极端，如图所示，短裂缝可能是孤立的裂缝。这些可能是早期或早期的表面破裂，只经历中度拉伸应力。
接下来，我们将回顾转到火星上的火山活动。我们从水手9号和后来的维京（中心）看到了一个巨大的结构，称为奥林巴斯蒙斯在塔尔西斯地区，这是一个宽盾火山（现在休眠），许多倍的面积和体积的夏威夷大岛，其中包括几个主要的出口玄武岩流出。奥林巴斯的中心直径为625公里（388英里），高度为25公里（16英里）。它的椭圆中心火山口，在一个零视图（中心）显示，是80公里（50英里）的长轴。奥林匹斯蒙斯是已知的所有行星上最大的火山结构。一个6公里（3.7英里）高的悬崖环绕着它，在透视图（底部）中显得格外突出，这是通过将一幅图像与从激光高度计数据中获得的地形数据相结合而得到的。科学家们仍在争论这座悬崖的起源，但他们中的一些人把它作为一个悬崖的证据，这个悬崖是由一个古老的（现已消失的）海洋造成的波浪侵蚀造成的，这个海洋至少覆盖了火星的一部分。注意独特的沟槽地形（火山起源？）在火山边缘之外。
适用于水手数据。|
` <>`__19-40: This steep cliff around Olympus Mons is peculiar and not characteristic of terrestrial shield volcanoes. Speculate on a possible origin. `ANSWER <Sect19_answers.html#19-40>`__
一旦超过边缘悬崖，奥林匹斯蒙斯山的坡度就平缓了-1到3度。然而，这个斜坡允许熔岩流向下倾斜，如本例中火星轨道器中所示：/p>
在奥林匹斯蒙斯山脉以东的塔尔山地区，有三座火山排列在一起；它们从南到北分别是阿尔西亚蒙斯火山、帕维尼蒙斯火山和阿斯克拉蒙斯火山。每一座都是一座大型盾形火山，中央火山口发育良好。典型的是Arsia Mons，基地宽约300公里（200英里）：
将维京人的图像与莫拉海拔数据结合在一起形成的侧视图给人以阿西娅·蒙斯的印象：
比尔比斯帕特拉火山形成最好的火山之一，位于奥林匹斯蒙斯山和塔尔西斯山脉之间。正如维京1号轨道飞行器所看到的，这座火山的底部直径约100公里（62英里）。火山口比总大小要大，就像厄瓜多尔海岸外加拉帕戈斯群岛上的一些火山。
火星上最大的火山结构是塔西斯北部被称为Alba Patera的大凸起，只有几公里高，但最长的尺寸是1600公里（1000英里）。因此，它被认为是太阳系中最大的盾状火山。它被一系列同心裂缝和一组拉长的亚平行裂缝地堑所破坏，如水手马赛克所示。
在阿尔巴帕特拉的顶部是一个古老的山顶火山口（左）和一个更小，更近的火山口。请注意，熔岩从缓坡上流下。
Alba Patera的侧翼显示出许多重叠的水流，表明从火山口和斜坡上的管道出口喷出的多个时期的熔岩。在这幅维京号轨道飞行器的图片中，气流平顶但陡峭；火山脊出现在左下方。
“水手4号”观测到了巨大的撞击坑，它通过一个接近9800公里（6086英里）的空间探测器发回了有史以来第一次拍摄到的另一个行星表面的图像（21张全部被告知）。如水手6号明年拍摄的图像所示，南部高地（底部）的Sabeus窦区保留了古代地形中典型的撞击坑，显然没有被熔岩广泛地重新覆盖。请注意，在这幅图中，所有较大的火山口都没有中央山峰。
水手9号和维京人证实，火星表面（主要在南半球）的一大部分（旧的）仍然存在严重的陨石坑。这在Mutch等人的草图中很明显。 火星的地质 ，1976年，其中所有大于15公里的陨石坑都被定位。
坑坑洼洼的高地。|
作者（NMS）的一位同事，美国宇航局戈达德的赫伯特·弗雷（Herbert Frey）博士，在他十几岁的女儿Erin的帮助下，最近进行了一项研究，绘制了一张大面积可见和现埋撞击结构的分布图，图中显示了圆形表面的表现。后者利用MOLA激光测高数据定位。
有人可以说，在广阔的海水汇集到主要海洋之前，这一景观与早期仍坑坑洼洼的地球有许多相似之处。同样，在月球表面上也可以看到掩埋的撞击结构。从那时起，它们就被月球喷出物所覆盖。这可能意味着火星表面也被散布在旧陨石坑上的喷射沉积物所覆盖。
一些火星撞击结构保留了保存完好的喷射层，显示出突出的裂片，如在尤蒂火山口周围所见。喷射物很可能是由于表面下富含二氧化碳的冰蒸发而流化的。
有一种撞击坑不同于月球、水星和金星上的撞击坑，因为喷出物覆盖层的边缘有一个陡峭的悬崖，在下面的维京人图像中很明显，甚至还有一个叫做城墙的外围隆起。这种类型被称为台座陨石坑。
下一个陨石坑很小，很年轻，和陆地上的陨石坑有着许多相同的特征。这个陨石坑位于Terra Meridiani，宽2.6公里（1.6英里；边缘到边缘），内部至少有一个嵌套的坍落带和一个明显的外部喷射层，暴露了看起来是火星表面单位内部分层的物质。这张照片是由火星全球勘测员拍摄的。
中央分层也出现在2.3公里（1.5英里）宽的Schiaparelli火山口，见下文。分层显示为水平：
作者（NMS）对沉积状火山口内部底板和壁（下一页也讨论了分层）的观察似乎相当神秘。在地球上，仍然保留着原始边缘的陨石坑（几乎是？）决不能在最终的火山口挖掘壁下显示基岩。然而，这种情况在火星陨石坑中很常见，最初的壁是完整的。火星的行星学家建议通过侵蚀（几乎可以肯定是风蚀）将其清除。作者推测了另一个原因：较低的火星重力使得大部分喷出物形成火山口时几乎完全逃脱；由于较小的火山口的坍塌并未破坏墙壁，地面仍然暴露在外。
一个有趣的地形“反转”显示分层发生在这个小土丘类似于地球上的圆形“山丘”。它显示了形成凸台的层，这些凸台的直径减小到了特征的峰值。土丘位于火山口底部，可能是分层火山口填充物（风积物；湖床？）的残余物。.
还有另一个大型撞击坑，poona，其射线分布非常均匀，在边缘360°范围内均匀分布：
这个小陨石坑（下图）显示了一种独特的暗射线图案。由于火星风不断地改变表面，清除和掩盖了碎片，陨石坑（以及上面那些色调较浅的射线）可能是年轻人的估计，范围在几千到几百万年之间。
下一个维京人的场景，在南部高地，似乎有冲击和火山口。有些没有喷出物的边缘，特别是椭圆的边缘，是火山口。还有一些方面更具有退化冲击结构的特征。这是一个活跃的地区，有通道（火山或溪流）和其他类型的地形。
火星高地；海盗轨道飞行器。|
现在看看这三个陨石坑（尤利西斯·帕特拉）：
维京轨道飞行器。|
` <>`__19-41: What type(s) of craters are present in this Viking scene (the largest structure is about 80 km [50 miles] across at its base)? `ANSWER <Sect19_answers.html#19-41>`__
由于多种因素，一些火星陨石坑呈现出暗淡的环形，而不是高于表面的地形特征。这些被称为“幽灵”或“隐形”陨石坑。它们代表了火山口喷出物、风蚀、尘埃覆盖和冰盖掩埋的某种组合。下面是最后一种类型的示例：
与月球一样，火星上也有一些如此大的陨石坑，可以称为撞击盆地。第二大的（600公里，直径390英里）是阿尔盖尔盆地，从维京人的角度来看：
它边缘的风景看起来非常像犹他州南部的一部分，除了粉橙色而不是蓝色的天空：
火星上最大的撞击盆地，似乎是太阳系中最大的，是位于南部高地的海拉斯盆地。它的直径约2100公里（1300英里），深度约9公里（6英里），边缘超过1.5公里（1英里）。从维京人的广角斜视图上可以看出，巨大的海拉使边缘和内部的高度差相形见绌。从这个角度来看，盆地内似乎没有明显的地貌。
为了强调这种结构的大小：如果从中挖出的所有材料均匀地分布在48个美国大陆上，就会形成一层大约3.5公里（2英里）厚的碎片。下面是覆盖这一结构的地图的放大图。
希腊的海底实际上呈现出各种各样的地貌，其中一些在起源上看起来像是火山（这假设盆地在撞击事件后很快就被融化了）。
在一些特征中，人们认为火山在自然界是线性脊，类似于在月球玛丽亚发现的褶皱脊。这是一张由MGS MOLA测量绘制的地形图，其中包括（紫色）这些山脊，并显示了其他地貌的多样性。
火星研究人员推测，在火星早期，当大气可能更丰富（更厚，表面压力更大）时，撞击和其他过程释放的水可以作为降雨分布。有人认为，浅湖一度填满了地狱、银矿和其他大型火山口。
所以，我们再一次看到一个行星体，有着各种各样的地形，许多是由撞击过程引起或影响的。其中一些是不寻常的（外来的），包括那些可能揭示水侵蚀的。
海峡和异域地形
有些大惊喜不常发生，但却与众不同。 蜿蜒的河道， 其形态更类似于熔岩通道的河道。一种解释认为，这种形态是过去在湖泊、地下水或可能是海洋中有足够的水的证据，从而引发了某种涉及暴雨和径流的水文循环。尽管少量的水可能会像地下冰一样被冻结，但大部分水已经蒸发到太空中。然而，大量的水活动已经重现，如维京轨道飞行器图像拼接中所示的树枝状沟道类型所证明的：
上图中所描绘的区域覆盖了尤文·查斯马和韦德拉·瓦利斯。这些是 径流通道 一种局限于古代景观的类型。溪流是最受欢迎的来源，主要是通过与陆地同类相比，但多种熔岩流是可能的。一些河道似乎起源于火山口，这可能意味着地下水源释放水或熔岩后，影响卸载。底部图像中的排水模式类似于软沉积物或风沉积物中的陆地模式。
` <>`__19-42: What is the argument that the type of channels shown above is not volcanic sinuous rilles or collapsed lava tubes? `ANSWER <Sect19_answers.html#19-42>`__
在下一幅（MOC）图像中，与地球上河流河道的相似性更为明显。位于大的牛顿陨石坑内，黑暗（风吹沙填充？），平底渠道看起来像地球上的一些水源类型：
一种独特的排水系统 流出通道 它们通常是又宽又深，形成峡谷般的洼地。这种地形可能与突发洪水期间的灾难性冲刷有关。在地球上类似的一个例子是美国华盛顿州中部的沟渠结痂，在自然解体后，一个巨大的湖泊被迅速清空，几周后就形成了这种结痂。流出特征通常出现在 混沌地形 （上图，下图；注意中间的大流出通道），其中地表单元分裂成杂乱的块体和巨大的平板，在地下水逸出后留在后面，导致失去支撑（一个称为“蓝宝石”的过程）。我们认为，平原上的一个泪珠状地貌（下图）是流线型（类似于空气动力学雕刻）成形的一个主要例子，水自下而上的流动侵蚀了一个大陨石坑边缘周围的平原材料，并在尖端形成了梯田，可能还重新沉积了碎片。
` <>`__19-43: Present an argument as to why the teardrop landform was caused by water rather than wind. `ANSWER <Sect19_answers.html#19-43>`__
最近的一篇论文提出了一种替代水作为主要液体介质的方法，这种液体介质负责上述河道和流型。在这种观点下，CO2 （二氧化碳）被认为是以液体形式存在，并在表面排出后流动，从而产生被称为河流的侵蚀特征。另一种说法是，过去火星变暖时的液态水可能含有大量的溶解二氧化碳（“苏打水”），这增加了它的腐蚀能力。
火星表面变化惊人，地形成因各异，有些可能与水作用有关，正如你刚才所见，另一些可能与构造力、火山作用和风有关，它们被赋予了描述性的名称。以下是四个例子：
交叉线性特征的混乱，称为 沟槽地形 在这种情况下，可能是侵蚀的火山灰沉积的复杂表面，也可能是现在掩埋的火山熔岩单元残余物的联合扩大。
下一幅图描绘了 侵蚀地形 由易受侵蚀的松散表面材料的风蚀和放气可能形成的浅凹陷组成。
Other landform types given distinctive names (see the map near the top of page 19-11) include: furrowed terrain, knobby terrain, channeled terrain, and layered terrain. Examples of several of these are shown elsewhere in the Mars subsection.
` <>`__19-44: From the above list, decide which name best fits the terrain shown in the image below; ignore the large craters. `ANSWER <Sect19_answers.html#19-44>`__
其中一些异域地形也可以称为 神秘的 . 让我们通过查看一系列图片来说明这一主张，这些图片的中心是在水手9号图片中发现的被称为“白岩”的地方。这一特征是一块浅色的陆地，有很强的堤防，位于低纬度的南部高地，位于名为波拉克（Pollack）的火山口地面之上（见MGS MOC图像）。
在维京人黑白图像中，这一尺寸约为12 x 12千米的特征，确实比火山口底部（非常黑暗）具有更高的反照率，因此作为一个灰白色特征突出。但将其与维京人的彩色图像进行比较表明：1）火星表面的红色涂层与大部分火星相同；2）它的“白度”很大程度上是由于与地面的对比；其灰色色调与波拉克边缘以外的表面材料相似。
早期的解释之一认为它是陨石坑中的一块冰。一位研究人员提出，这一特点是冰从深处被挤压出来，很像圆顶中的盐，可能会到达表面。这是由于辐射测量显示温度过高，后来测量排除了H。2 O和CO2 . 人们重新对MOC拍摄的火星全球探测器上的白色岩石的兴趣。考虑下一对，它在该特性的几个方面都是零的：
如果波拉克曾经充满水，火星科学家现在将这一特征解释为对湖床的解剖。其他人提出火山灰沉积，这些火山灰沉积在火山口内，正被系统地（通过风）清除。附近没有明显的火山口可以解释这一点。还有其他的解释被提出。目前还没有达成共识的解释。最后一幅分层图像中的证据对这位作者（NMS）来说并不具有说服力。感兴趣的是在山脊之间黑暗区域的一系列薄的、弧形的等间距线。这些似乎是由山脊控制的。我的解释是，它们是规则的类似沙丘的标记，可能是由火星风定向引导的脊线造成的，但这是推测。
对火星表面特征的正确分类和解释还有很多工作要做。
阿登·阿尔比在2003年6月出版的一篇优秀的评论文章《火星的出土景观》 《科学美国人》提供了对这颗红色星球表面特征的进一步了解。
火星地层单位图
在地球上，分层（导致分层）可能由几个过程引起。在火星上，由目前沉积的尘埃形成的分层和由过去的推断以及由撞击喷射形成的分层（可能是主要的过程）是建立的机制，可能占了大部分的分层序列。正如我们在本页上多次看到的那样，现在有强有力的证据表明，火星过去的水流和其他泄水机制的作用。火星表面的一些学生认为，在过去的一个或多个时期，火星上存在着湖泊，甚至可能是海洋，当时火星的气候比今天更温暖，但现在已经消失了，因为大部分的水要么分散到外层空间，要么冻结在火星上部。地表附近的每一个沉积物。布朗大学的James Head III和他的同事们解释了北部低地海洋水浓度至少有两个阶段的证据，包括可能表明海岸线侵蚀的悬崖和梯田。这是他们的地图：
火星上的海洋沉积层的出现仍有很多争议，没有直接的证据。但是，像地球和月球一样，在火星表面发现的层状物质遵循叠加定律，它定义了重叠沉积物的相对年龄。而且，像月球和其他一些行星体一样，陨石坑的相对密度被计算在其表面上，这导致了火星上公认的主要地质单元的广泛地层划分：
根据这些相对陨石坑密度，可以显示火星的全球表面，如图所示：
根据标准光地质方法绘制的火星“地层单位”通用图如下所示，其中包括下面这些单位的关键：
美国地质调查局（U.S.GeologicalSurvey）目前已经绘制了大部分火星的四合院地图，如图所示，这幅地图显示了火星的赫斯帕里亚平原（Hesperia Planum）和提尔赫尼亚（Tyrrhenia Terra）地区。
美国地质勘探局已经公布了全球1:15000000和1:25000000的火星地图。作者在网上冲浪后没有找到它，可能是因为它的大小（如果所有的字母都必须清晰可辨，那么它将是许多兆字节）。这是大多数地图的变体，显示时没有图例或注释：
到目前为止，很明显火星有着丰富多彩的历史，具有各种各样的表面特征。但自从
主要作者：Nicholas M.Short，高级电子邮件： nmshort@nationi.net