火星上的神秘螺旋终于被解释了
从轨道上看火星北极区域。富含冰的极地冰盖（中心的准圆形白色区域）直径约1000公里。它被右侧的Chasma Boreale大峡谷一分为二。Chasma Boreale大约有美国大峡谷那么大，深达2公里。
研究人员发现，从火星北极向外弯曲的巨大槽——风车的臂——并不是由某种神秘的力量刻在极地冰盖上的。相反，这种不断变化的模式源于长期的形成和侵蚀过程，随着时间的推移，它看起来缓慢移动并向内螺旋上升。
一个类似蜗牛的过程产生了ChasmaBoreale峡谷，该峡谷切入了巨大的风车图案的侧面，被称为北极层状矿床（NPLD）。两个火星轨道飞行器携带的探地雷达揭示了火星和NPLD的起源。
科学家们之前曾支持这样一种观点，即自然力最近将峡谷和风车图案刻进了更古老的地质位置。但他们无法在火星表面看到的东西之外测试他们的理论，就好像试图根据封面来判断一本书一样。
得克萨斯大学奥斯汀分校的行星科学家Isaac Smith说：“雷达就像打开一本书；我们现在可以阅读每一页了。”“人们看着外面，以为他们知道这本书是关于什么的，但他们不知道。”
这项技术使科学家能够拍摄波谷的二维横截面图像，并揭示壁内的层，就像追溯这颗红色星球历史的快照一样。雷达还帮助追踪反射标记，这些标记遵循地下结构的几何形状，以建立三维层次感。
雷达研究并没有回答火星大气的变化是什么促使了峡谷和更大的螺旋槽的形成。但它们确实让科学家们对风和太阳在一定时期内塑造火星表面的过程的时间有了新的理解，这可能会为这颗红色星球带来更多基于证据的气候模型。
不是一天建成的
Chasma Boreale似乎切入了富含冰的极地层状沉积物的一侧，这些沉积物绵延621英里（1000公里），厚度约1.2英里（2公里）。但雷达研究表明，大质量峡谷早在形成螺旋臂的浅槽出现之前就形成了。
一些研究人员认为，压力引起的融化或冰下火山活动导致了峡谷的出现。然而，峡谷的诞生更多地是由于气候和时间的缓慢运行，而不是快速或灾难性的力量。
得克萨斯大学奥斯汀分校的地球物理学家JackHolt说：“关于北冰槽有很多假设，所有人都认为这是最近切入极地冰层的一个特征。”“但现在我们知道这是一个古老的特征，你可以在这种背景下解释地层学。”
霍尔特领导了对北冰槽的雷达研究，而他的同事史密斯则专注于螺旋槽。他们的两项研究发表在5月27日的《自然》杂志上。
北冰槽和较年轻的冰槽都形成于较老的极地冰盖之上。一层层的水冰和砂砾开始沉积，很快就出现了峡谷的早期形态。但这并不孤单；类似大小的峡谷也开始形成。
然后，火星气候中的某种东西导致沉积物堆积。随着风在表面的作用和阳光的照射，一些冰升华并直接变成蒸汽，侵蚀就开始了。霍尔特在接受《太空网》采访时表示，雷达研究没有发现水融化的迹象。
最终，这些层又开始堆积在一起，其中一个峡谷最终被填满了。但风等自然力通过阻止沉积物填满Chasma Boreale，以某种方式拯救了它，并帮助保护了今天绵延311英里（500公里）长、62英里（100公里）宽的峡谷。
霍尔特说：“由于年龄限制，这种情况发生了一段时间。”“这大约是历史上75%的时间，但后来波谷开始形成。我们不知道为什么。”
选择良好的迁移
较年轻、较浅的波谷在249万年至467000年前开始形成。它们代表了大约四分之三的极地层状沉积之上的凹陷，但它们并不是静止不动。
相反，风和太阳侵蚀的结合开始侵蚀极地层南部面向赤道的一侧。然后，风将一股被侵蚀的物质带到沉积物的北部极地。
结果，波谷似乎慢慢地向内盘旋，向北爬向极点。Smith说，这种运动的外观与沙丘随着时间的推移而运动的方式非常相似。
史密斯解释说：“雷达显示，四分之三的冰一直在那里，但表面被风改变了。”“一些波谷移动了65公里，而许多波谷移动的距离要小得多。”
霍尔特说，随着海盗模式的收紧，更多的物质也会堆积在沉积物的顶部。这意味着沉积物总是越来越厚，越来越高。
更多气候谜团
了解北极帽模式是如何出现的，也可能有助于科学家了解火星的全球气候。霍尔特和史密斯希望继续研究堆积的模式，并试图理解为什么雪或霜堆积不均匀，从而形成极地层状沉积物。
史密斯说：“这告诉我们一个关于风和太阳的故事。”“这就是持续的故事。”
研究人员可以将他们对自然力的演化理解插入火星气候模型中，使模型更加逼真。更好的模型可能有助于重建这颗红色星球的极地和中纬度或低纬度地区之间的水冰如何通过升华、霜冻或降雪进行转移。
霍尔特指出：“然后，你可以开始对中低纬度的冰沉积物施加年龄限制，这些冰沉积物更容易被机器人和人类任务访问。”
未来的工作也可能解开南部极地沉积的谜团，这些矿床也类似于北极地的螺旋模式。但与北方不同的是，南极的层状矿床似乎不会移动。
史密斯推测，南极冰盖较冷的气候和较高的海拔可能会转化为更粘稠的冰冻物质和较弱的风。霍尔特还指出，南部地区似乎更古老，因此可能在沉积物形成的时期，气候根本不允许移动。
下面是什么
南极冰盖变得更加神秘的部分原因是雷达在该地区的工作效果不佳。北极层状矿床下方的反射标记或结构有助于雷达研究追踪地下的几何形状和地层，但这种标记在南部似乎不太常见。
尽管如此，Holt和Smith还是称赞火星轨道飞行器携带的雷达是至少解决了北极层状沉积物起源的关键部件。这种设备自20世纪70年代以来一直在南极洲使用，但直到过去十年才飞到火星。
火星快车轨道器上的火星地下和电离层探测高级雷达（MARSIS）可以以较低的分辨率探测地表深处，而火星侦察轨道器的SHAllow Radar（SHARAD）具有更高的频率和带宽，穿透力更浅，仍然可以检查极地层状沉积物的地下层和结构。
这样强大的工具可能会开始为有朝一日将更好的雷达发射到火星创造条件。
霍尔特说：“在未来，我们可能会了解更多关于地下的信息。”“使用更强大、更好的雷达，我们还可以学到更多。”