화성의 간헐천

Geysers on Mars
화성의 간헐천에서 모래가 쌓인 제트기가 분출하는 모습을 보여주는 아티스트 컨셉. (NASA 출판; 아티스트:론 밀러).
짙은 모래언덕의 점

화성
2 간헐천(또는 CO 제트)은 봄 해빙기에 화성의 남극 지역에서 발생하는 작은 가스와 먼지 분출의 추정 장소입니다."어두운 사구"와 "거미" 즉 거미들은[1] 이러한 분출로 인한 가장 눈에 띄는 두 가지 형태의 특징입니다.

화성 간헐천은 일반적으로 열수 활동과 관련이 있는 지구의 간헐천과 구별됩니다.이것들은 어떤 지상 지질 현상과도 다르다.이러한 특징의 반사율(알베도), 모양 및 특이한 거미 모양은 성에 반사율의 차이에서 생물학적 과정을 포함한 설명에 이르기까지 그 기원에 대한 다양한 가설을 자극했다.그러나 현재의 모든 지구물리학적 모형은 [2][3][4][5][6][7][8][9][10]화성에서 제트나 간헐천과 같은 활동을 가정한다.그들의 특징과 형성 과정은 여전히 논쟁의 대상이다.

이 특징은 화성의 면적에서 남극 지역에 비공식적으로 위도 60°까지가 80도 남쪽에서 310°W에 150°W longitudes은'cryptic 지역의 부르던;[11][12][13]이 1미터 깊은 이산화 탄소(이산화 탄소)얼음 전환 area—between은 두터운 극지방의 얼음 층의 scarps고 permafrost—is가 집적한 명백한 간헐천은 독특하다.시스템이 있위치한.

그 계절 프로스팅과 이산화 탄소 얼음 결과 있는 많은 특성들을, 방사 채널이 땅과 이산화 탄소 얼음의 거미줄의 외모, 그 다음, 압력 번째에 새겼습니다는 ice,[3]아랠 rilles이나 채널과 그러한 어두운 모래 반점의 모양에 제상.eir내부는 가스 및 어두운 현무암 모래나 먼지를 분출하고, 얼음 표면에 퇴적되어 어두운 모래 [2][3][4][5][6][7][8]언덕을 형성한다.이 과정은 며칠, 몇 주 또는 몇 달 사이에 일어나는 것으로 관찰되며 지질학에서 특히 [14]화성에서 상당히 이례적인 증가율을 보이고 있습니다.하지만, 더 큰 거미 모양의 [2]수로를 조각하기 위해서는 몇 년이 걸릴 것으로 보입니다.가시광선 및 적외선 스펙트럼에서 촬영한 영상 외에 이러한 특징에 대한 직접적인 데이터는 없습니다.

역사

Mars Global Surveyer가 2000년에 Greg Orme가 발견한 어두운 모래 언덕 지점 클로즈업.

비공식적으로 다크 룬 스팟과 거미라고 불리는 지질학적 특징은 1998년에서 [15][16]1999년 사이 화성 글로벌 서베이어에 탑재된 MOC 카메라에 의해 획득된 이미지에서 별도로 발견되었다.처음에는 외관상 관련 없는 특징이라고 생각했기 때문에 1998년부터 2000년까지 각각 다른 연구 간행물([16][17]및[18] -)에 보고되었다."제트" 또는 "가이저" 모델은 2000년 이후 [4][5]제안되고 개선되었습니다.

'거미'라는 이름은 카메라의 개발자인 말린 우주 과학 시스템 직원들에 의해 만들어졌다.2000년 [19]10월 그레그 오메가 처음이자 가장 흥미로운 거미 사진을 발견했다.이러한 '거미줄'과 반점의 특이한 모양과 생김새는 그 기원에 대한 많은 추측을 불러일으켰다.첫 해 동안 관찰한 결과 화성에서 점의 70%가 정확히 같은 장소에 나타났으며, 1999년 9월부터 2005년 3월 사이에 얻은 예비 통계 연구에 따르면 어두운 모래 언덕과 거미는 이산화탄소2(CO)가 응축되는 주기의 함수로서 "드라이 아이스"와 같은 관련 현상으로 나타났다."[20]그리고 승화됩니다.

또한 처음에는 어두운 점들이 단순히 맨땅의 따뜻한 부분이라고 제안되었지만, 2006년 동안의 열 촬영 결과 이러한 구조물들은 [9][20]얼음 위에 놓여있고 [9]얼음에 의해 차갑게 유지되는 얇은 어두운 물질의 층이라는 것을 알 수 있었다.그러나 첫 번째 검출 직후 그것들은 부정적인 지형적 특징, 즉 오늘날 간헐천과 같은 환기구 [2][3][4][5][6][7][8]시스템이라고 생각되는 방사상의 기압골 또는 통로인 것으로 밝혀졌다.

형태학

어두운 모래 언덕의 점.HiRISE 카메라에 의한 고해상도 컬러 이미지
'스파이더' 기능은 어두운 모래 언덕과 관련되어 있습니다.
검은 퇴적물 반점은 '거미' 층에서 나온 것으로 보인다.

간헐천들의 가장 두드러진 두 가지 특징 (어두운 모래 언덕과 거미 통로)은 주로 사구의 능선과 경사면에서 이산화탄소로 덮인 모래 언덕 위에2 화성의 봄의 시작에 나타납니다; 그들은 겨울이 시작될 때 사라집니다.다크 스팟의 모양은 일반적으로 둥글고, 경사면에서는 대개 길쭉하며,[21][22] 때로는 모래 언덕의 바닥에 있는 웅덩이에 물이 고여 있는 개울과 함께 있기도 합니다.어두운 모래언덕 지점은 일반적으로 너비가 15~46m(50~150피트)[9]이고 간격이 수백 피트입니다.점의 크기는 다양하며,[16][23] 일부는 지름이 20m에 불과하지만, 작은 크기는 영상 분해능에 의해 제한되며, 몇 킬로미터 폭의 크기로 확장 및 결합할 수 있다.

거미 모양은 개별적으로 볼 때 중심점에서 [24]바깥쪽으로 뻗어나가는 거미줄을 연상시키는 둥근 잎 구조를 형성합니다.방사형 패턴은 환기구로 향하는 [3][4]승화 가스의 흐름에 의해 형성된 얼음의 얕은 채널 또는 덕트를 나타냅니다.스파이더 채널 네트워크 전체는 일반적으로 160~300m이지만 [2]큰 차이가 있습니다.

각 간헐천의 특성 형태는 국소 유체 또는 가스 성분과 압력, 얼음 두께, 기초 자갈 유형, 국소 기후 및 기상 [14]조건과 같은 요소의 조합에 따라 달라지는 것으로 보입니다.간헐천 경계는 표고, 지질 구조, 경사, 화학 성분 또는 열 [6]특성과 같은 표면의 다른 특성과 관련이 없는 것으로 보입니다.간헐천과 같은 시스템은 저알베도 스팟, 팬 및 블롯을 생성하며,[2][14][20] 대부분의 경우 위치와 관련된 작은 방사형 거미와 같은 채널 네트워크가 있습니다.처음에는 반점이 회색으로 보이지만, 나중에는 주로 현무암 [17]모래로 생각되는 어두운 이젝트로 [18]덮여 있기 때문에 그 중심이 어두워집니다.이른 봄에 관찰되는 모든 암점이 거미 지형과 관련된 것은 아니지만, 암반과 암반 지형의 줄무늬의 우세는 계절 [2]후반의 거미 출현과 관련이 있다.

NASA에 의해 수행된 시간 경과된 이미지는 [9]얼음에서 거미 채널의 반경 성장에 따른 암흑 물질의 명백한 방출을 확인시켜 줍니다.또한 단일 관심 영역에 대한 시간 경과 이미지 촬영은 작은 어두운 점들이 일반적으로 아직 보이지 않는 거미 특징의 위치를 나타내며, 또한 일부 지점에서 나오는 어두운 팬을 포함하여 점들이 눈에 띄게 확장되고 바람의 [2]작용을 나타내는 명확한 방향성을 발달시킨다는 것을 보여준다.

어떤 분기 협곡은 수정되고, 어떤 협곡은 파괴되며, 어떤 협곡은 지표층을 형성하고 파괴하는 지형을 광범위하게 재구성하는 동적인 지표면 근방 프로세스로 지각이 형성됩니다.따라서, 화성은 이산화탄소의 표면 가까운 지각의 역동적인 재활용 과정을 가지고 있는 것으로 보인다.성장 과정은 며칠, 몇 주 또는 몇 달 안에 이루어지며, 지질학에서 특히 [14]화성에서 상당히 이례적인 증가율을 보이고 있습니다.화성의 남극 만년설에서 이러한 간헐천들의 다양한 색상과 모양의 발전을 설명하기 위해 많은 지구물리학적 모델들이 조사되었다.

  • Wide view of plumes, as seen by HiRISE under HiWish program Many of the plumes show spiders when enlarged.

    HiWish 프로그램의 HiRISE에서 볼 수 있는 플룸의 넓은 시야 많은 플룸이 확대되면 거미가 나타납니다.

  • Plumes, as seen by HiRISE under HiWish program Arrow shows a double plume. This may have been because of shifting winds.

    HiWish 프로그램 Arrow의 HiRISE에서 볼 수 있듯이 플룸은 이중 플룸을 나타냅니다.이는 바람의 변화 때문일 수 있다.

  • Long plume, as seen by HiRISE under HiWish program

    HiWish 프로그램의 HiRISE에서 볼 수 있는 롱 플룸

  • Spiders, as seen by HiRISE under HiWish program

    HiWish 프로그램의 HiRISE에서 볼 수 있는 거미

  • Plumes and spiders, as seen by HiRISE under HiWish program

    HiWish 프로그램의 HiRISE에서 볼 수 있는 깃털과 거미

  • Plumes and spiders, as seen by HiRISE under HiWish program

    HiWish 프로그램의 HiRISE에서 볼 수 있는 깃털과 거미

  • Plumes and spiders, as seen by HiRISE under HiWish program

    HiWish 프로그램의 HiRISE에서 볼 수 있는 깃털과 거미

  • Wide view of plumes and spiders, as seen by HiRISE under HiWish program

    HiWish 프로그램의 HiRISE에서 볼 수 있는 깃털과 거미의 넓은 시야

  • Plumes and spiders, as seen by HiRISE under HiWish program

    HiWish 프로그램의 HiRISE에서 볼 수 있는 깃털과 거미

  • Spiderlike terrain on Mars

    화성의 거미 같은 지형

간헐천 메커니즘 모델

화산 폭발의 강도는 단순한 급상승에서 시속 160km 이상의 [4][25]고압 분출까지 다양하며, 짙은 현무암 모래와 먼지 기둥이 [9]높이 치솟는 것으로 추정된다.간헐천과 같은 시스템에 전력을 공급하는 가능한 힘을 다루는 현재 제안된 모델은 다음에 논의됩니다.

기압

화성의 표면 기압은 매년 약 6.7-8.8mbar와 7.5-9.7mbar, 매일 약 6.4-6.8mbar이다.압력 변화로 인해 지표면 아래 가스가 주기적으로 팽창 및 수축하여 기압 [7]증가 시 하강 가스 흐름을 유발하고 감소 시 방출을 유발합니다.이 주기는 표면 압력 측정으로 처음 정량화되었으며,[2] 표면 압력은 매년 25%의 진폭으로 변화합니다.

포접 수화물 모델

이 모델은 대기압의 증가 중에는 하향 가스 흐름을, 감소 중에는 상향 가스 흐름을 제안한다.해동 과정에서 얼음(포화물)이 부분적으로 토양으로 이동하거나 부분적으로 [7][14]증발할 수 있다.이 장소들은 가스 이동 [7]경로로서 거미의 팔과 어두운 모래 언덕의 형성과 관련이 있을 수 있습니다.

건식 환기

거대한 '거미'의 특징은 침전물을 뿜어내어 어두운 모래 언덕의 반점을 만들어낸다.이미지 크기: 지름 1km(0.62mi)
실뱅 피큐에 따르면 태양빛은 바닥에서 승화를 일으켜 결국 분출되는2 가압된 CO가스가 축적되고 먼지가 유입되며 바람의 [26]작용을 나타내는 명확한 방향성을 가진 어두운 부채꼴 퇴적물로 이어진다.

일부 팀은 얼음과 기초 암반 사이에서 발생하는 이산화탄소(CO2) 가스와 모래의 건식 환기를 제안합니다.CO2 얼음 슬래브는 수직에서 60도 떨어진 곳에서 발생하는 태양 에너지의 72%가 [4][27]1m 두께의 바닥까지 도달하는 태양 방사선에 대해 사실상 투명한 것으로 알려져 있다.또한 대만과 프랑스의 별도 팀이 여러 대상 지역에서 얼음 두께를 측정했으며 간헐천 영역에서 CO 서리층의2 가장 큰 두께는 약 0.76–0.78m로,[8][28][29] 햇빛으로 구동되는 건식 환기의 지구물리학 모델을 뒷받침한다는 것을 발견했다.남쪽 봄의2 CO 얼음은 충분한 태양 에너지를 공급받으면서 [2]바닥에서 CO2 얼음의 승화를 시작합니다.이 증기는 슬래브 아래에 축적되어 압력이 급격히 증가하고 [6][9][14][30][31]분출합니다.고압 가스는 시속 160킬로미터 이상의 [4][25]속도로 흐릅니다; 슬라브 아래에서 가스가 분출구를 향해 돌진하면서 지면을 침식하여 느슨한 모래 입자를 잡아내고 거미줄 모양의 [8]홈을 조각합니다.어두운 물질은 지표로 다시 떨어져 바람에 의해 경사면을 따라 올라가 [20][25]만년설 위에 어두운 바람의 줄무늬를 만들 수 있습니다.이 모형은 과거의 [25][32]관측치와 일치합니다.이러한 팬의 위치, 크기 및 방향은 계절별 바람과 승화 [26]활동을 수량화하는 데 유용합니다.


계절성 만년설의 기저를 승화시키면 [2]위에서 설명한 [2]바와 같이 얼음 과압보다 4단계, 대기압보다 5단계 높은 상당한 과압을 발생시킬 수 있다.

해가 뜨기 전에 몇 개의 흑점이 형성되고 해가 뜨기 바로 직후에 상당한 점 형성이 일어난다는 관찰은 이 시스템이 태양 [33]에너지로 작동한다는 생각을 뒷받침한다.결국 얼음이 완전히 제거되고 어두운 입상 물질이 [33]표면으로 다시 돌아온다; 그 순환은 여러 [20][34][35]번 반복된다.

2016년에 수행된 실험실 실험은 화성 대기 조건 하에서 CO 얼음 슬래브 내부의
2 먼지 층에서 분진 분출을 유발하여 CO 제트 및
2 팬 생산 [26]모델을 지원할 수 있었다.

물에 의한 침식

Mars Express 위성이 2004년에 입수한 데이터는 남극의 극지방이 평균 3km(1.9mi) 두께의 CO 얼음과2[36] 그 위도에 따라 다양한 양의 얼음을 가지고 있다는 것을 확인할 수 있게 했다. 즉, 밝은 극지방의 극지방은2 85%의 CO 얼음과 15%의 물 [37]얼음이 혼합되어 있다.두 번째 부분은 거의 전체가 얼음으로 만들어진 '스카프'로 알려진 가파른 경사면으로 구성되어 있으며, 극지방의 모자에서 주변 [37]평원으로 떨어져 나간다.스카프와 영구 동토층 사이의 이 전이 영역은 간헐천 클러스터가 위치한 '암호 영역'입니다.

이 모델은 얕은 지표층으로부터 파생된 토양과 물이 균열 침식 접합부를 통해 CO 가스에 의해2 위로 배출되어 진흙과 같은 물질 및/[14][38][39][40]또는 얼음으로 덮인 거미와 같은 복사 지류를 생성하는 활성 물 구동 침식 구조의 가능성을 탐구한다.

지열

유럽의 한 팀은 예를 [14][41]들어 지표면 열기와 같은 비태양 에너지원이 제트의 원인이라는 신호일 수 있다고 제안한다.이 모델은 팬, 반점 및 얼룩이 차가운 액체 또는 차가운 기체의 배출에 의해 생성된다는 것을 보여주는 열 방출(적외선)[31][42] 영상 형태로 수집된 증거와 일치하기 어렵다.

이산화탄소와 물의 순환

짙은 모래언덕의 점

마이클 C. 행성학자이자 화성탐사선(Mars Global Surveyor)이 사용한 카메라의 설계자인 말린은 CO 간헐천 현상의2 초기 이미지를 얻은 특정 영역의 이미지를 연구하고 있으며 몇 년에 걸친 변화를 추적하고 있다.2000년에 그는 팬과 스팟의 역학을 이산화탄소2(CO)와 물의 승화 및 재침전이라는 복잡한 과정으로 모델링했습니다.전형적인 해동 패턴은 일반적으로 사구의 가장자리에 위치한 작고 어두운 점의 시작에서 비롯된다. 이러한 점들은 개별적으로 확대되고 결국 모두 합쳐진다.[34]확대가 따르는 패턴은 뚜렷하고 특징적이다: 어두운 핵점은 종종 밝은 외부 영역 또는 '헤일로'로 천천히 확대된다.이것들은 점진적인 구심성 현상이기 때문에, 광구의 각 위치는 확대되는 암흑 영역에 추월된다.처음에는 모래언덕 가장자리를 따라 발달했지만, 스팟 형성은 모래언덕과 모래언덕 사이에서 빠르게 퍼져나갑니다.봄의 진행에 따라 중앙 지점부터 부채꼴의 꼬리(거미)가 발달한다.서리 제거는 알베도 극지방의 낮은 모래가 광학적으로 얇은 서리층 아래에서 가열되어 서리가 증발하면서 발생합니다.이것은 모래언덕에서 볼 수 있는 검은 점의 핵입니다.수증기가 옆으로 이동하면서 찬 공기와 만나 침전하면서 밝은 후광을 형성한다.이 침전된 서리는 모래가 덮이지 않은 구역이 확장되면서 다시 기화됩니다. 주기는 여러 [20][34][35]번 반복됩니다.

유럽 우주국

어두운 모래 언덕의 점.

유럽우주국(ESA)은 아직 이론이나 모델을 공식화하지 않았지만, 그들은 서리 승화 과정이 이미지에서 관찰된 몇 가지 중요한 특징과 양립할 수 없으며, 특히 채널이 아래로 방사되는 것처럼 보이기 때문에 반점의 위치와 모양이 물리적 설명과 상충된다고 말했다.중력을 [43]거스르며 오르막에서 방출되는 만큼이나 끔찍해.

가상의 생물학적 기원

DDS-MSO 가설.

헝가리 과학자 팀은 어두운 모래언덕 지점과 수로가 만년설 아래에서 겨울을 나는 광합성 화성 미생물의 군체일 수 있다고 제안하고, 이른 봄 동안 태양빛이 극지방으로 돌아오면, 미생물이 광합성을 하고 주변 환경을 덥힙니다.보통 얇은 화성 대기에서 즉시 증발하는 액체 상태의 물이 얼음에 의해 그들 주위에 갇혀 있다.이 얼음층이 얇아지면서, 미생물은 회색빛을 통해.그것이 완전히 녹으면, 그것들은 빠르게 건조되고 회색의 [22][44][45][46]황색으로 둘러싸인 검은색으로 변합니다.헝가리 과학자들은 복잡한 승화 과정조차 [23][47]시공간에서 어두운 모래언덕의 형성과 진화를 설명하기에 충분하지 않다고 생각한다.그들의 발견 이후, 소설 작가 Arthur C. 클라크는 이러한 형성을 우주생물학적 [19]관점에서 연구할 가치가 있다고 홍보했다.

유럽의 한 다국적 팀은 만약 매년 해동 주기 동안 거미들의 통로에 액체 상태의 물이 존재한다면, 이 구조물들은 자외선의 태양 [3]복사로부터 보호되는 동안 특정한 미세한 생명체들이 후퇴하고 적응할 수 있는 틈새를 제공할 수 있을 것이라고 제안했습니다.영국과 독일의 팀들은 또한 유기물, 미생물, 또는 심지어 단순한 식물들이 이러한 무기물 형태와 공존할 가능성을 고려하는데, 특히 그 메커니즘이 액체 물과 지열 [14][48]에너지원을 포함하고 있다면 더욱 그러하다.하지만, 그들은 또한 대부분의 지질 구조가 유기적인 "화성 생명체" [14]가설을 일으키지 않고 설명될 수 있다고 말한다.(「Life on Mars」도 참조).

착륙선 임무

가시광선 및 적외선 스펙트럼에서 촬영된 이미지 외에 이러한 특징에 대한 직접적인 데이터는 없으며, 간헐천과 유사한 시스템을 [49][50]연구하기 위해 화성 간헐천 호퍼 착륙선의 개발이 검토되고 있다.그것은 아직 공식적으로 제안되거나 자금이 공급되지 않았다.

「 」를 참조해 주세요.

  • 거미류(천문 지질학) – 금성의 기원을 알 수 없는 큰 구조물
  • 혼돈 지형 – 파손 또는 혼탁한 지형 특유의 영역
  • 화성의 지질학 – 화성의 표면, 지각 및 내부에 대한 과학적 연구
  • 행성 지질학 – 항성 물체 주위의 궤도에 있는 것으로 보이는 천체 지질학
  • Rille – Fissure, 특히 달에서
  • 스위스 치즈 특징 – 화성 남부 만년설의 수수께끼 같은 표면 특징

레퍼런스

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외부 링크

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