多邊形圖案地面

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多邊形圖案地面（Polygonal patterned ground）在火星某些地區很常見[1][2][3][4][5][6] [7]，普遍認為是由地表冰升華所導致，升華是固體冰直接轉變為氣體的過程，與地球上乾冰發生的情況相似。火星上呈現多邊形地面的地方可能表明未來的定居者可以在尋里找到水冰。中心下凹的多邊形地表已被提議為地面冰的標記[8]。

圖案地面形成於在氣候變化時，從天空落下的一層覆蓋物層，被稱作緯度相關覆蓋層[9][10][11][12]。

在火星上，研究人員發現了由斷裂和巨石排列形成的圖案地面。目前尚不清楚是什麼導致巨石形成了圖案，但似乎斷裂並沒有導致巨石四處移動[13]。

南海區多邊形地

卡西烏斯區多邊形地

  • HiWish計劃下高解像度成像科學設備顯示的卡西烏斯區一處貝狀地形區的中心拱起型和中心下凹型多邊形。
    HiWish計劃下高解像度成像科學設備顯示的卡西烏斯區一處貝狀地形區的中心拱起型和中心下凹型多邊形。
  • HiWish計劃下高解像度成像科學設備顯示的卡西烏斯區一處貝狀地形區的中心下凹型多邊形。
    HiWish計劃下高解像度成像科學設備顯示的卡西烏斯區一處貝狀地形區的中心下凹型多邊形。

希臘區多邊形地

  • HiWish計劃下高解像度成像科學設備顯示的希臘區圖案地面，矩形框代表足球場大小的區域。
    HiWish計劃下高解像度成像科學設備顯示的希臘區圖案地面，矩形框代表足球場大小的區域。
  • HiWish計劃下高解像度成像科學設備顯示的冰川口近景，可看到中心拱起型多邊形，矩形框代表足球場大小的區域。
    HiWish計劃下高解像度成像科學設備顯示的冰川口近景，可看到中心拱起型多邊形，矩形框代表足球場大小的區域。
  • HiWish計劃下高解像度成像科學設備顯示的冰川附近的中心拱起型多邊形近景。
    HiWish計劃下高解像度成像科學設備顯示的冰川附近的中心拱起型多邊形近景。
  • HiWish計劃下高解像度成像科學設備顯示的冰川附近的中心拱起型多邊形近景，矩形框表示足球場大小的區域。
    HiWish計劃下高解像度成像科學設備顯示的冰川附近的中心拱起型多邊形近景，矩形框表示足球場大小的區域。
  • HiWish計劃下高解像度成像科學設備顯示的冰川附近的中心拱起型多邊形近景。
    HiWish計劃下高解像度成像科學設備顯示的冰川附近的中心拱起型多邊形近景。

多邊形地表的大小和形成

斷裂多邊形地面一般分為中心拱起型和中心下凹型兩種，中心拱起型多邊形長寬約為10米寬，界槽寬2-3米；中心下凹型多邊形長寬5-10米，界脊寬3-4米。[14][15][16]。

  • 顯示高中心拱起型和中心下凹型多邊形大小的側視圖
    顯示高中心拱起型和中心下凹型多邊形大小的側視圖

拱起型多邊形的中心高邊界低，它形成於表面裂縫周圍升華的增強，裂縫在富冰地表區很常見[17][18] [19][20][21][5][22]。

裂縫會擴大表面升華區域，經過一段時間後，狹窄的裂縫逐慚變寬，變成凹槽。

  • 顯示中心拱起型多邊形形成的示意圖，富冰覆蓋層形成一層粗化沉積堆。應力隨之產生裂縫，增強的升華活動沿裂縫形成溝槽。
    顯示中心拱起型多邊形形成的示意圖，富冰覆蓋層形成一層粗化沉積堆。應力隨之產生裂縫，增強的升華活動沿裂縫形成溝槽。

中心下凹型多邊形被認為是從中心拱起型多邊形演化而來，環中心拱起型多邊形邊緣的凹槽可能被沉積物填塞。這種厚厚的沉積物會阻礙升華，因此在粗化沉積層覆蓋較薄的中心區則會發生更多的升華。隨着時間的推移，中間部分會慢慢低於外側區，凹槽中的沉積物將反變成突脊[14]。

  • 顯示凹陷型多邊形演化發展的示意圖。中心拱起型多邊形的界槽被沉積物填滿，因此，在那裏升華大幅減少，而中心區則升華更多。
    顯示凹陷型多邊形演化發展的示意圖。中心拱起型多邊形的界槽被沉積物填滿，因此，在那裏升華大幅減少，而中心區則升華更多。

挪亞區中心拱起型多邊形

伊斯墨諾斯湖區中心拱起多邊形

  • HiWish計劃下高解像度成像科學設備顯示的都特羅尼勒斯桌山群中，碎屑坡頂部的中心拱起型多邊形。
    HiWish計劃下高解像度成像科學設備顯示的都特羅尼勒斯桌山群中，碎屑坡頂部的中心拱起型多邊形。
  • HiWish計劃下高解像度成像科學設備顯示的附比例尺的中心拱起型多邊形場，註：黑框區尺寸等同於足球場大小。
    HiWish計劃下高解像度成像科學設備顯示的附比例尺的中心拱起型多邊形場，註：黑框區尺寸等同於足球場大小。
  • HiWish計劃下高解像度成像科學設備顯示的中心拱起型多邊形，註：黑框區尺寸等同於足球場大小。
    HiWish計劃下高解像度成像科學設備顯示的中心拱起型多邊形，註：黑框區尺寸等同於足球場大小。
  • HiWish計劃下高解像度成像科學設備顯示的中心拱起型多邊形特定，在此圖中很容易看到多邊形之間的界槽。
    HiWish計劃下高解像度成像科學設備顯示的中心拱起型多邊形特定，在此圖中很容易看到多邊形之間的界槽。
  • HiWish計劃下高解像度成像科學設備顯示的中心拱起型多邊形。
    HiWish計劃下高解像度成像科學設備顯示的中心拱起型多邊形。
  • HiWish計劃下高解像度成像科學設備顯示的中心拱起型多邊形廣角圖。
    HiWish計劃下高解像度成像科學設備顯示的中心拱起型多邊形廣角圖。
  • HiWish計劃下高解像度成像科學設備顯示的中心被標註出的拱起型多邊形近景。
    HiWish計劃下高解像度成像科學設備顯示的中心被標註出的拱起型多邊形近景。
  • HiWish計劃下高解像度成像科學設備顯示的大型多邊形地面。
    HiWish計劃下高解像度成像科學設備顯示的大型多邊形地面。

碎屑狀多形地

許多圖案地面區都是由巨石形成，對此，目前尚不知曉其中的原因，巨石通常排列成包括多邊形在內各種形狀。一項有關羅蒙諾索夫撞擊坑的研究發現，它們並非由裂隙網所造成[13]，在北部平原已發現了碎屑圖案地面[23][24][25][26]，另一地點是埃律西昂平原[27]，研究人員還在阿耳古瑞盆地（阿耳古瑞區）發現了這種地形[28][29]。

緯度相關覆蓋層

火星大部分表面都有一層富含水冰的厚厚覆蓋層，它們是由過去多次從天空飄落的冰芯塵埃所構成，該覆蓋層被稱為「緯度相關覆蓋層」，因為它的形成與所處緯度有關。正是這層覆蓋層的破裂，後來才形成了多邊形地面。

在所有水冰消失之前，覆蓋層會持續很長的一段時間，因為在其頂部會形成一層保護性的滯留沉積物[30]。覆蓋層中含有冰和塵埃，在一定量的冰升華消失後，塵埃停留在頂部，形成滯留沉積物[31][32][33]。

當火星氣候與現在的氣候不同時，就形成了覆蓋層。行星自轉軸的傾斜度或傾角變化很大[34][35][36]。地球的傾斜變化很小，因為較大的月球穩定了地球，而火星只有兩顆非常小的衛星，它們沒有足夠的引力來穩住火星。當火星傾斜度超過40度左右（今天為25度）時，冰就會沉積在今天存在大量覆蓋層的一些地帶上[37][38]。

其他地表特徵

另一種類型的表面被稱為「腦紋地形」，因為它看起來像人腦的表面。當兩種區域同時都可見時，腦紋地形一般位於多邊形地面之下[14]。

  • 顯示下一幅圖片來源的背景照片，HiWish計劃下高解像度成像科學設備拍攝的線狀谷底沉積區的圖像。
    顯示下一幅圖片來源的背景照片，HiWish計劃下高解像度成像科學設備拍攝的線狀谷底沉積區的圖像。
  • HiWish計劃下高解像度成像科學設備觀察到的開放和閉合型腦紋地形。
    HiWish計劃下高解像度成像科學設備觀察到的開放和閉合型腦紋地形。
  • BHiWish計劃下高解像度成像科學設備顯示腦紋地形形成於較厚的地層，箭頭顯示較厚的單元破裂為更小單元。
    BHiWish計劃下高解像度成像科學設備顯示腦紋地形形成於較厚的地層，箭頭顯示較厚的單元破裂為更小單元。

儘管底層的腦紋地形參差不齊，但從頂部開始，多邊形地層相當平整，據信，含有多邊形的覆蓋層厚度為10-20米[39]。

「籃球地形」是火星表面的另一種表現形式，從遠處看就像一隻籃球表面，特寫照片揭示它由成堆的岩石組成[40][41][42][43]。人們曾提出過許多想法來解釋這些岩石堆是如何形成的[44][45]。

在北緯40度和南緯40度附近的許多陡坡上都有沖溝，有些沖溝呈多邊形，它們被稱作「格利岡斯」（gullygons）-溝壑[39]。

  • HiWish計劃下高解像度成像科學設備拍攝的法厄同區沖溝特寫，顯示了多條沖溝和圖案地面。
    HiWish計劃下高解像度成像科學設備拍攝的法厄同區沖溝特寫，顯示了多條沖溝和圖案地面。
  • 前一幅隕坑中沖溝的特定，HiWish計劃下高解像度成像科學設備拍攝於阿西達里亞海區。
    前一幅隕坑中沖溝的特定，HiWish計劃下高解像度成像科學設備拍攝於阿西達里亞海區。
  • HiWish計劃下高解像度成像科學設備顯示的沖溝壁凹特寫，顯示「格利岡斯」（沖溝附近的多邊形圖案地面），註：這是前一幅圖像的放大版。
    HiWish計劃下高解像度成像科學設備顯示的沖溝壁凹特寫，顯示「格利岡斯」（沖溝附近的多邊形圖案地面），註：這是前一幅圖像的放大版。
  • HiWish計劃下高解像度成像科學設備顯示的沖溝壁凹特寫，顯示「格利岡斯」（沖溝附近的多邊形圖案地面），註：這是前一幅圖像的放大版。
    HiWish計劃下高解像度成像科學設備顯示的沖溝壁凹特寫，顯示「格利岡斯」（沖溝附近的多邊形圖案地面），註：這是前一幅圖像的放大版。
  • HiWish計劃下高解像度成像科學設備顯示的阿耳古瑞區阿爾漢格爾斯基撞擊坑中沖溝內的小流道特寫，在右側可看到多邊形狀的圖案地面。
    HiWish計劃下高解像度成像科學設備顯示的阿耳古瑞區阿爾漢格爾斯基撞擊坑中沖溝內的小流道特寫，在右側可看到多邊形狀的圖案地面。
  • HiWish計劃下高解像度成像科學設備顯示的希臘區一座隕坑中沖溝周邊的圖案地面。
    HiWish計劃下高解像度成像科學設備顯示的希臘區一座隕坑中沖溝周邊的圖案地面。

複雜多邊形圖案地面

  • HiWish計劃下高解像度成像科學設備顯示的挪亞區多邊形地面全景圖，在下一幅圖中該圖像的部分區域被放大。
    HiWish計劃下高解像度成像科學設備顯示的挪亞區多邊形地面全景圖，在下一幅圖中該圖像的部分區域被放大。
  • HiWish計劃下高解像度成像科學設備顯示的多邊形地面。
    HiWish計劃下高解像度成像科學設備顯示的多邊形地面。
  • HiWish計劃下高解像度成像科學設備顯示的多邊形地面近景，箭頭指示了小隕坑內的巨石
    HiWish計劃下高解像度成像科學設備顯示的多邊形地面近景，箭頭指示了小隕坑內的巨石
  • HiWish計劃下高解像度成像科學設備顯示的多邊形地面近景。
    HiWish計劃下高解像度成像科學設備顯示的多邊形地面近景。
  • HiWish計劃下高解像度成像科學設備顯示的多邊形地面近景。
    HiWish計劃下高解像度成像科學設備顯示的多邊形地面近景。

在地球上

在地球上，多邊形、圖案地面存在於富含冰的地面上，特別是在極地地區。

  • 地球上的圖案地面
    地球上的圖案地面
  • P阿拉斯加的圖案地面
    P阿拉斯加的圖案地面
  • 阿拉斯加圖案地面。中心低凹，因此充滿了水。該場景類似火星上的中心下凹型多邊形，但有水。
    阿拉斯加圖案地面。中心低凹，因此充滿了水。該場景類似火星上的中心下凹型多邊形，但有水。

另請查閱

參考文獻

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