火星水手谷:水手號谷（Valles Marineris），或稱為水手號峽 -百科知識中文網

簡介

水手號峽谷（Valles Marineris），或稱為水手號峽谷、水手峽谷或水手谷，命名來自水手9號，是火星最大的峽谷，也是太陽系最大最長的峽谷。位在塔爾西斯火山高原的東側，長3769公里、最深處7公里，成一個複雜的峽谷系統，是地殼拉張陷落而形成，可與地球的東非大裂谷相比較。水手號谷東西範圍為東經267.3度至東經331.1度，即西臨諾克提斯迷宮、往東進入大片混沌地形；南北範圍則是南緯2.96度至南緯19.09度。

火星地殼上這條巨大的斷裂帶叫做水手谷，它是在1972年由水手九號宇宙飛行器發現的。

形成原因

歐洲航天局認為“這個峽谷的形成可能與附近的塔爾西斯高原(Tharsis Bulge)的形成密切相關，這座高原並未出現在這張圖片上，它位於圖片的左側，是太陽系裡最大的火山——奧林帕斯山的所在地。水手號峽谷峭壁上和周圍高原的岩石特徵，顯示這裡曾經歷過火山活動，那些岩石是由連續的熔岩流堆積而成的。在這顆行星的前10億年間，隨著塔爾西斯高原在熔岩的推動下逐漸隆起，周圍地殼不斷被拉伸、撕裂，最終斷裂形成巨大的水手號峽谷。”

曾經有許多關於水手號谷如何形成的理論。1970年代認為是受到水的侵蝕或冰川地區的永久凍土溶化造成的熱喀斯特（thermokarst）作用。熱喀斯特是比較可能的效應，但水的侵蝕作用則不太可能，因為火星表面大氣壓只有地球的 1% 和溫度只有148~310K的狀況下不太可能存在液態水；但科學家認同火星過去可能有流動的液態水。水手號谷可能是在過去由液態水侵蝕而形成。McCauley於1972年提出另一個假設是水手號谷可能是因為表面下的岩漿流失造成表面下陷而形成。約 1989年Tanaka和Golombek提出可能是由張力造成的破裂造成。

最被認同的理論則是類似東非大裂谷的形成機制，之後再因為峭壁的山崩和侵蝕使其擴大。尼克·霍夫曼認為其中一個侵蝕物來源是諾克提斯迷宮下含二氧化碳層的解壓造成。因為當固態二氧化碳因為壓力降低轉變成液體或氣體時會以高速進入火星大氣層。

因為水手號谷被認為是大型裂谷，它的形成和塔爾西斯隆起的形成有密切關係。塔爾西斯隆起的年代是從諾亞紀（Noachian Period）到赫斯珀利亞紀（Hesperian Period）晚期分三個時期形成。塔爾西斯形成的第一個時期是火山活動和均衡隆起；但不久後火山活動載入在地殼上的某個點無法再支撐塔爾西斯增加的重量，導致大量的地塹圍繞在突起的塔爾西斯隆起旁。第二個時期則是更多的火山活動和失去地殼均衡；火山活動的來源區域不再位於塔爾西斯之下，這對地殼造成了非常大的負重。最後火星地殼無法再支撐塔爾西斯和其放射狀結構，形成了水手號峽谷。第三個時期則是大量火山活動和小行星撞擊；已達到破裂點的地殼區域就停在當地並形成年輕的火山。塔爾西斯的火山活動是噴出非常低黏度的岩漿，形成類似夏威夷群島的盾狀火山；但這是因為火星上並無板塊運動，火星上的熱點只能停留在一個固定區域，形成了太陽系中最巨大的幾個火山，包含奧林帕斯山[2]。火星全球探勘者號對該區域的的雷射測高資料發現該區域是位於以前的海洋地殼，這暗示在裂谷形成以後曾經發生過變質作用。

主要分區

科普來特斯峽谷

這個峽谷系統再往東是科普來特斯峽谷（Coprates Chasma），非常類似伊烏斯和提托諾恩峽谷，除了地理位置以外。科普來特斯峽谷也包含沖積物和風積物沉積物質。科普來特斯峽谷就像伊烏斯峽谷一樣有多層沉積物，雖然在柯普來特斯峽谷的沉積物分層更加明顯。這些沉積物的年代早於水手號峽谷系統形成以前，因此認為侵蝕和沉積作用是晚於水手號峽谷系統形成。來自火星全球探勘者號的較新資料顯示這些地層的由來可能是火山造成連續山崩的崩積物一層層覆蓋或者是液態水或凍的湖底，如果是湖底的話則水手號峽谷周圍的峽谷可能曾經是因為侵蝕崩潰而形成的孤立湖泊。地層沉積物的其他來源可能是風吹造成，但地層狀況顯示風並非主要來源。同時也發現到只有上層是薄層，同時下層相當厚，這代表較低層是由大量岩石崩裂形成，較高層則是其他來源。有部分的地層可能因為山崩被轉移到山谷底部，其中有一半是保持完好，但看起來像高度變形的地層，其底部會變厚或變薄，並且有多個褶皺。這個複雜的地形可能只是來自一個古老湖底被侵蝕的沉積物，並且看起來很複雜；這是因為我們是以觀看地質圖的方式鳥瞰，尚無足夠的高程資料證實底部是否平坦。

厄俄斯和恆河峽谷

東方是厄俄斯峽谷（Eos Chasma）和恆河峽谷（Ganges Chasma）。厄俄斯峽谷西部的谷底主要是由因為火山或風積作用形成的沉積物受到火星風侵蝕後的被侵蝕的大量物質；其東部則是大面積的線狀物和縱向條紋。一般認為是高原沉積物被流體侵蝕後搬運到當地沉積造成。恆河峽谷則是厄俄斯峽谷的一個東西走向分支峽谷。恆河峽谷的谷底主要是由來自峽谷懸崖的水流沉積物組成。

克里斯平原

在厄俄斯和恆河峽谷東端是水手號峽谷的終點，流入火星北方大平原附屬的克里斯平原，克里斯平原的高度只比水手號峽谷中的最低點（位於米拉斯峽谷）高約 1 公里。這個外流到北方大平原的區域地形相當類似於火星探路者的登入地點。在地球上與火星上外流浚道（Outflow channels，暫譯）類似的地形是美國華盛頓州東部的Channeled Scablands。華盛頓州東部的史卡布土地（Scablands，暫譯）是晚更新世時冰壩形成米蘇拉湖（Glacial Lake Missoula）和冰壩潰壩後產生的洪水多次循環造成的。冰壩可能會擋住河水一段時間，但當潰壩時冰可能會浮在大量的洪水中，而且大片區域的表層土壤和植被也會被帶走，留下以淚滴狀島嶼、縱向槽溝和河階地為主的貧瘠地區。在火星上可在外流浚道看到類似地形，但規模更大。
這些向外水流連續地經由數個混沌地形：歐若拉混沌（Aurorae Chaos）和海德拉奧特斯混沌（Hydraotes Chaos），最後經由西穆德谷和提爾谷進入克里斯平原。

費解之謎

沉積層從何而來？

這種平鋪、無扭曲的層疊說明沉積物是在一個平靜的地質環境下堆積起來的。例如，從天而降的火山灰，或是沉積在湖泊或者大片靜止水域的沉積物。但是如果沉澱物質的來源是湖床沉積物，那么它們又是如何進入了山谷？這依然是個未知數。

火星歷史上曾經有過怎樣濕潤的環境？

在水手谷內部，恆河峽谷（Ganges Chasma）的谷底，含有富含橄欖石的玄武岩。橄欖石是一種呈綠色的礦物，當其置於水中時，很快會被水侵蝕為其他形態。恆河峽谷內的橄欖石表明，在峽谷歷史上只存在過相對少量的水。

但是在峽谷系統的其他部分，例如堪德峽谷（candor Chasma），科學家們發現了粘土礦物。這表明岩石和岩屑曾經被水嚴重侵蝕。此外，這裡水的酸性也比“機遇號”火星車在梅里迪亞尼平原所發現的要低。

火星地理印象

火星與地球在地理特徵上相比有很多相似之處。它有高山，有峽谷，有平原和高原。火星南北半球的地形有著強烈的對比：北方是被溶岩填平的平原，南方則是曾受過多次撞擊的古老高地。

火星

地理	反照率特徵	火星運河 · 太陽湖
	山峰	陶瑪西亞 · 弗雷葛拉山脈
	火山	塔爾西斯：奧林帕斯山 · 亞拔山 · 艾斯克雷爾斯山 · 帕弗尼斯山 · 阿爾西亞山埃律西昂：埃律西昂山 · 赫克提斯山 · 歐伯山大瑟提斯高原 · 泰倫納山 · 哈德里亞卡山 · 阿波羅山
	峽谷	水手號峽谷 · 艾徹斯谷 · 卡塞峽谷 ·阿瑞斯峽谷 · 道峽谷 · 哈馬契斯峽谷 · 馬丁峽谷
	平原	北方大平原 · 烏托邦平原 · 亞馬遜平原 · 克里斯平原 · 埃律西昂平原 · 希臘平原 · 阿爾及爾平原
	區域	火星北極高原 · 火星南極高原 · 凱多尼亞 · 混沌地形 · 雅尼混沌 · 梅杜莎槽溝層
	撞擊坑	鏈坑 · 斯基亞帕雷利 · 古瑟夫撞擊坑 · 埃伯斯瓦德 · 玻尼維爾 · 艾爾伯斯 · 維多利亞
	地質特點	火星小球體 · 火星蜘蛛 · 瑞士乳酪特徵 · 碳酸化合物
衛星	火衛一 · 火衛二 · 其他：史迪克尼撞擊坑 · 火衛科幻
探測	弗伯斯計畫 · 精神號觀測 · 機會號觀測 · HiRISE · 登入火星 · 火星車 · 火星人造物體 · 載人火星計畫
隕石	ALH 84001 · 傑辛喜隕石 · 凱杜隕石 · 休格地隕石 · 納克拉隕石
凌日	火星日食 · 火衛一凌日 · 火衛二凌日 · 水星凌日 · 金星凌日 · 地球凌日
其他	火星殖民 · 火星地球化 · 火星天文學 · 火星計時 · 大流士火星曆 · 賀頓火星計畫 · 近火小行星 · 火星軌道穿越小行星 · 2007 WD5 · 火星科幻 · 火星人·火星沖溝

火星水手谷

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