2024 年 4 月 24日

 

• DLR 火星相機 HRSC 拍攝的新影像顯示了火星南極地區神秘的安古斯塔斯迷宮。
• 該結構具有彼此成直角排列的脊線的直線圖案以及嵌入在脊線之間的多邊形。
• 這些景觀特徵的形成原因尚不清楚。
• 重點：太空旅行、火星、行星研究、太陽系探索

 

在火星上的許多地點和地質環境中都發現了彼此或多或少成直角的山脊系統。最著名的例子是安古斯圖斯迷宮（Angustus Labyrinthus）（位於第一張圖片的中間，概述的左側）。這張影像由ESA火星快車任務上的HRSC高解析度立體相機拍攝，令人印象深刻地展示了火星南極地區的這個神秘區域。 HRSC 是德國航空航天中心 (DLR) 為火星快車開發的相機實驗，已經運行了 20 多年。

 

起源原因仍不清楚

位於南高緯度地區的安古斯塔斯迷宮結構，距離火星南極僅 500 公里，早在 1972 年就被美國水手 9 號太空船的資料發現。它的特徵是山脊呈直線圖案，彼此成直角排列，其間嵌入多邊形，讓人想起秘魯馬丘比丘世界遺產的印加遺址。因此，這些地質構造被非正式地稱為「印加城」。

自那時以來，人們一直在討論這些景觀特徵形成的原因。最初認為這些水壩可能是由最初鬆散的沉積物顆粒組成的固結沙丘脊，隨著時間的推移，這些沉積物顆粒轉變為堅固的岩石。這些屏障更有可能是凝固熔岩的狹窄垂直通道，即所謂的堤防。

這些高地是直徑 86 公里的大型圓形結構的一部分。小行星撞擊也是一個可能的解釋。根據這個理論，撞擊產生的深層斷層充滿了上升的岩漿，並以多邊形裂縫的形式凝固。後來，極地平原周圍較軟的物質被移除，留下火成岩較硬的成分作為山脊。

另一個假設是，這些海拔與鄰近的 Dorsa Argenta 地層有關，該地層有許多細長的山脊矗立在景觀中，被解釋為所謂的「eskers」。這個術語來自愛爾蘭語「Eiscir」（礫石山脊），描述了由冰川河流中的沉積物形成的細長的、有時彎曲的山脊，在冰川消退後仍保留為倒轉的河谷。然而，艾斯克人並沒有在印加城中看到的多邊形結構。

 

南極的「蜘蛛」點

火星南極地區擁有數量驚人的奇異地貌，大部分發生在季節性冰蓋覆蓋的地區。這些 HRSC 影像顯示從影像中心到左側（南側）的一些較暗區域。如果你仔細觀察，這些黑暗的表面由許多小黑點組成，這些小黑點也可以在火星所有其他極地區域找到。它們的大小從略低於 50 公尺到 1 公里不等，可能是由沙子和充滿灰塵的二氧化碳氣體 (CO 2 ) 從明亮的冰面下方逸出而造成的：當 CO 2在南極點凝結時秋季和冬季，它會形成0.5 至1 公尺厚的季節性輕質粗粒CO 2冰帽，覆蓋極地地區周圍的深色沙沉積物。

這層CO 2冰對於可見光基本上是透明的，但對於熱紅外線光譜是不透明的。這意味著陽光可以穿透冰層並溫暖下面的基底，導致CO 2冰在春季突然轉化為氣態。由於膨脹而承受壓力的氣體隨後被困在冰層下方的黑色沙子中。隨著壓力持續上升，冰破裂並發生快速氣體噴發，將黑色物質拖出空腔，在冰表面形成黑點。

該過程被認為代表極冠和大氣之間CO 2的重要交換。如果您使用更高解析度的影像放大靠近黑點，您可以看到從其中一些黑點輻射出的細線。當加壓的CO 2沿著冰中的薄弱區域逸出並且下面的物質沉積在黑點周圍時（類似於蜘蛛腿），它們就形成了。這就是為什麼這些結構在火星研究中也被稱為「蜘蛛」。美國太空總署的火星勘測軌道器多次拍攝到這種不尋常的“蜘蛛”（來自拉丁語“aranei”，蜘蛛的意思）。

在圖像的中心有侵蝕層沉積物，具有大的圓形和橢圓形形狀。影像的中心是幾個高度超過1500公尺的台地。有趣的是，「蜘蛛」現像在整個影像和所有海拔高度都可以找到，甚至在主要台地和一些陡峭的側面。在影像的右側（北部）部分，表面的紅色灰塵覆蓋率顯得更高。最後，在鄰近的高原上又發現了許多「蜘蛛」。還有一些溝壑和空洞，這可能顯示從固態到氣態的周期性轉變。

 

影像處理

這些影像是由 HRSC（高解析度立體相機）於 2024 年 2 月 27 日在火星快車軌道 25449 上拍攝的。地面解析度約為每像素 15 米，影像中心位於東經 300 度和南經 79 度左右。彩色影像是根據來自最低點通道、垂直於火星表面的視場以及來自 HRSC 的顏色通道的數據創建的。傾斜透視圖是根據數位地形模型、HRSC 的最低點通道和顏色通道建立的。當使用紅色/藍色或紅色/綠色眼鏡觀看時，浮雕圖像會產生三維景觀印象，它源自於最低點通道和立體通道。顏色編碼的地形視圖是基於該區域的數位地形模型 (DTM)，可以從中導出景觀的地形。 HRSC-DTM 的參考體是火星等勢面（areoid）。

 

[照片]

(A) 安古斯圖斯迷宮地區的不尋常結構

DLR 火星相機 HRSC 於 2024 年 2 月 27 日對火星南極附近的安古斯圖斯迷宮區域進行了成像。在高原上有幾條長達數公里的山脊，它們呈直線延伸，彼此成直角。 1972 年，美國太空總署水手 9 號太空船的圖像中發現了由此產生的圖案，它讓參與其中的科學家想起了秘魯安第斯山脈印加城市馬丘比丘的遺址。因此，在今天的火星研究中，該結構仍被非正式地稱為印加城。討論了結構起源的不同過程。

(B) 安古斯圖斯迷宮的層次與季節變化的痕跡

此圖像顯示了被侵蝕的層狀沉積物，具有大的圓形和橢圓形形狀。這些黑色沉積物可能是早春冬季冰蓋週期性、季節性爆發的二氧化碳氣體的結果，這些氣體將黑色沙子拖到了地表。

(C) 火星南極附近的安古斯塔斯迷宮地區

安古斯圖斯迷宮的垂直俯視圖顯示了南緯 80 度左右的多樣化、有時甚至是奇異的地形。這裡靠近火星南極，在冬季，地表常年被粗粒二氧化碳冰覆蓋，這些冰在溫度高達攝氏-130度的情況下從火星大氣中滴出。除了圖片左（南）三分之一的「印加城」的多邊形外，一些暗區和斑點特別引人注目。這些可能是在春天冰在其底部昇華時產生的，即變成氣態，產生的二氧化碳氣體膨脹並產生壓力。上面的冰層出現裂縫，在突然的氣體噴發過程中，黑色的沙子透過裂縫被拖到地表。

(D) 安古斯塔斯迷宮地區的景觀特徵

安古斯圖斯迷宮的垂直俯視圖顯示了南緯 80 度左右的多樣化、有時甚至是奇異的地形。 英文名稱的含義（從左到右）：Angustus Labyrinthus，具有交叉山脊結構，形成多邊形圖案，非正式地稱為“印加城”； 橢圓形結構和層狀沉積物； 被侵蝕的層狀沉積物； 見證山和桌山； 偉大的桌山； 防塵罩較重； 高原。

(E) 安古斯圖斯迷宮地區地形圖

火星快車上的 DLR 立體相機 HRSC 使用九個感測器從不同角度記錄火星表面。 德國航太中心行星研究所和柏林自由大學的科學家團隊透過四個立體或光度測量通道計算數位地形模型，這些通道向前和向後傾斜地指向火星表面，而最低點通道垂直指向火星，這些通道為每張圖像分配高度資訊觀點。 高度值可以從影像右上角的色標中讀取，基於區域，火星上具有相同引力的假想表面。 桌山的高原與高原及其間的窪地之間的高差超過2000公尺。

(F) Angustus Labyrinthus 區域的 (3D) 浮雕圖像

所謂的立體影像可以從 ESA 火星快車探測器上的 DLR 操作的 HRSC 相機系統的最低通道生成，該系統垂直指向火星表面，以及四個傾斜的立體或光度測量通道之一。當使用紅藍或紅綠眼鏡時，它們可以實現景觀的三維視圖，並為觀眾提供高度差的空間概念。這樣，「印加城」的多邊形、桌山的結構以及該地區的高原就可以輕鬆觀察到。

 

(G) 安古斯塔斯迷宮地區的區域背景

2024 年 2 月 27 日，歐洲太空總署火星快車任務中的 DLR 火星相機 HRSC 在 25449 號軌道上拍攝的影像帶覆蓋了火星南極附近南 73 度和 87 度緯線之間近 800 公里長的區域。冬季，該地區被冰蓋覆蓋，冰蓋季節性向北擴展。該圖像帶還包括安古斯圖斯迷宮結構，科學家非正式地將其稱為「印加城」。位於南緯72度的200公里長的施密特隕石坑，首先以蘇聯科學家和政​​治家奧托·朱利葉斯·施密特（Otto Julius Schmidt，1891-1956）的名字命名，其次以德國天文學家、地球物理學家、雅典國家天文台長期台長約翰·施密特命名。施密特的辛勤工作具有傳奇色彩：根據他自己的資料，他僅在月球上就繪製了 32,856 個隕石坑。