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一項新技術使用遠程圖像來測量地球以外古老而活躍的河流的強度

發帖時間：2025-12-08 01:46:21

[百科] 來源：桑間濮上網

來自卡西尼任務的圖像顯示了流入土衛六泰坦北極地區湖泊的河流網絡。鳴謝:美國宇航局/JPL/美國地質調查局
（神秘的技術地球uux.cn）據麻省理工學院：除了地球之外，在太陽系的使用另外兩個星球上也有河流流過:火星，那里干涸的遠程痕跡和環形山是古代河流和湖泊留下的所有東西，以及土星最大的圖像衛星泰坦，液態甲烷的測量河流今天仍然在那里流動。
麻省理工學院地質學家開發的地球的河一項新技術使科學家們能夠看到火星上的河流曾經有多強烈，以及它們目前在土衛六上是外古如何流動的。該方法利用衛星觀測來估計河流向下游輸送流體和沉積物的老而流速度。
應用他們的活躍新技術，麻省理工學院的強度團隊計算了10億年前火星上某些地區的河流有多快多深。他們還對土衛六上目前活躍的項新河流進行了類似的估計，盡管月球厚厚的技術大氣層和距離地球的距離使其更難探索，其表面的使用可用圖像比火星少得多。
“土衛六令人興奮的遠程地方在于它很活躍。麻省理工學院地球、大氣和行星科學系(EAPS)的Cecil和Ida Green教授Taylor Perron說:“有了這項技術，我們有辦法對一個很長一段時間都無法獲得更多數據的地方做出真正的預測。“在火星上，它給了我們一臺時間機器，讓我們去了解現在已經死亡的河流，去感受它們活躍流動時的樣子。”
Perron和他的同事已經在國家科學院學報上發表了他們的結果。Perron的MIT合著者是第一作者Samuel Birch、Paul Corlies和Jason Soderblom，伍茲霍爾海洋研究所(WHOI)的Rose Palermo和Andrew Ashton，伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校的Gary Parker，以及來自加州大學洛杉磯分校、耶魯大學和康奈爾大學的合作者。
河流數學
該小組的研究源于Perron和Birch對Titan河流的困惑。美國宇航局的卡西尼號飛船拍攝的圖像顯示，與地球上的許多河流相反，大多數月球河流的河口都奇怪地缺乏扇形三角洲。會不會是泰坦的河流沒有足夠的流量或沉積物來建造三角洲？
該小組建立在合著者加里·帕克(Gary Parker)的工作基礎上，他在21世紀初開發了一系列數學方程來描述地球上的河流流量。帕克研究了其他人直接在野外對河流進行的測量。
從這些數據中，他發現河流的物理尺寸——寬度、深度和坡度——與流速之間存在某種普遍關系。他起草了方程來數學描述這些關系，考慮了其他變量，如作用于河流的重力場，以及沿著河床推動的沉積物的大小和密度。
“這意味著不同重力和物質的河流應該遵循相似的關系，”Perron說。"這開啟了將這一技術應用于其他星球的可能性。"
一瞥
在地球上，地質學家可以實地測量河流的寬度、坡度和平均沉積物尺寸，所有這些都可以輸入到帕克方程中，以準確預測河流的流速，或者它可以向下游移動多少水和沉積物。但是對于其他星球上的河流，測量更加有限，并且主要基于遠程衛星收集的圖像和海拔測量。
對于火星，多個軌道飛行器已經拍攝了該星球的高分辨率圖像。對于土衛六來說，觀點少之又少。
伯奇意識到，對火星或土衛六上河流流量的任何估計都必須基于從遠程圖像和地形測量的少數特征——即河流的寬度和坡度。通過一些代數上的修補，他修改了帕克方程，使其只適用于寬度和坡度輸入。
然后，他收集了地球上491條河流的數據，在這些河流上測試了修改后的方程，發現僅基于每條河流的寬度和坡度的預測是準確的。
然后，他將方程應用于火星，特別是通往蓋爾隕石坑和杰澤羅隕石坑的古老河流，這兩個隕石坑被認為在數十億年前是充滿水的湖泊。為了預測每條河流的流速，他根據軌道衛星拍攝的圖像和海拔測量值，將火星重力方程和每條河流的寬度和坡度估計值代入其中。
根據他們對流速的預測，研究小組發現，蓋爾隕石坑的河流可能流動了至少10萬年，杰澤羅隕石坑的河流可能流動了至少100萬年——足夠長的時間可能存在生命。他們還能夠將他們對每條河流河床沉積物平均尺寸的預測與美國宇航局的好奇號和毅力號火星車對每條河流附近火星顆粒的實際實地測量進行比較。
這些少量的實地測量讓研究小組能夠檢查他們在火星上應用的方程是否準確。
然后這個團隊開始接近土衛六。他們瞄準了兩個可以測量河流坡度的地方，包括一條流入安大略湖大小的湖泊的河流。這條河流入湖中時似乎形成了一個三角洲。然而，該三角洲是月球上僅有的幾個被認為存在的三角洲之一——幾乎所有流入湖泊的可見河流都神秘地缺少三角洲。該小組還將他們的方法應用于其他一條沒有三角洲的河流。
他們計算了兩條河流的流量，發現它們可能與地球上一些最大的河流相當，三角洲的流量估計與密西西比河一樣大。兩條河流都應該輸送足夠的沉積物來形成三角洲。然而，土衛六上的大多數河流缺乏扇形沉積物。一定還有其他因素在起作用，來解釋河流沉積物的缺乏。
在另一項發現中，研究小組計算出土衛六上的河流應該比地球或火星上相同流量的河流更寬，坡度更緩。“土衛六是最像地球的地方，”伯奇說。“我們只是瞥了一眼。我們知道下面有太多的東西，這種遠程技術正在推動我們更進一步。”

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