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勞斯隕擊坑

勞斯隕擊坑（Louth）是火星北海區的一座撞擊坑，其中心坐標位於北方大平原內北緯70.19度、東經103.24度處，直徑36.29公里（22.55英里），該特徵取名自愛爾蘭勞斯郡的勞斯鎮，2007年被國際天文聯合會行星系統命名工作組批准接受。

勞斯隕擊坑
歐空局火星快車號高分辨率立體相機拍攝的彩色照片。
行星火星
座標70°11′N 103°14′E / 70.19°N 103.24°E / 70.19; 103.24[1][2]
火星方格列表北海區
直徑36.29公里（22.55英里）[1]
命名愛爾蘭勞斯郡勞斯鎮[1]

勞斯隕擊坑最突出的特徵是坑內擁有一座在火星所有類似特徵中最靠近赤道的持久性中央冰丘，這對研究火星表面氣候變化的科研人員來說尤為重要。有關冰丘形成和保存的原因存在許多解釋理論，其中的主流看法是西南風吹送的平流水蒸氣在隕坑表面的沉積。由於科學家對此特別感興趣，現已提議了兩項任務方案來探索該隕坑的構成。

發現

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起初是從海盜號拍攝的火星北部平原照片中一座撞擊坑中心異常的反照率特徵所發現的[3]。2006年，謝（Xie）等人通過分析熱輻射成像系統數據，確定了冰積物是由水冰構成[4][5][6]，研究人員採用了與前人相似的技術，後者同樣確定了火星極冠中存在水冰。此外，他們還注意到火星秋、夏之間中央冰丘會發生季節性改變[4]。

冰丘

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使用高分辨率成像科學設備數據模擬的勞斯冰丘水平表面視圖

坐落在勞斯隕擊坑中央的一座山丘中貯存有火星表面緯度最低的永久水冰物[7][8]，該山丘外觀大致圓形，直徑約10公里[9]，中心冰丘的反照率穩態值為0.431[8]。與中心相比，該山丘由較小的冰粒組成，邊緣散布着更多的橙玄玻璃污染物[4][3]。大顆粒的冰表明，中心部分最古老，並通過冰升華或風成過程被帶至表面[4]。通過光譜模型對隕坑中心水冰的分析，測定出山丘中心的水冰在光學層面的純度為99%[4]，確認了冰丘在質地及成分上與北極冰蓋相似[10][11]。研究該隕坑的內部，弄清其相似的構成，可深入了解北極地區與大氣之間的相互作用[12]。此外，勞斯隕擊坑等帶有冰丘的撞擊坑可作為火星亞馬遜時代的地質記錄[13]。勞斯等隕石坑也已被用作了解冥王星上所發生類似過程的潛在模擬物[14][15]。

 
火星勘測軌道飛行器上高分辨率成像科學設備顯示的勞斯隕擊坑內霜凍區和沙丘的細節。

該冰丘被劃分為四種特徵類型：平整的內部冰、不規則「槽狀」冰、沙丘和「灰泥」粗糙冰[4]，其中之一是被解釋為雪脊或冰浪的細長地貌，即風蝕冰丘和冰槽特徵，與垂直於風向的沙丘脊不同，雪脊或冰浪脊是平行的[4][11]。布朗（Brown）等人觀察到上述雪脊的不同反照率特徵，目前對此現象原因尚不清楚[4]。中央丘的另一特徵是分布於沉積物邊緣的一連串深色沙丘，發現水冰可能是在沙丘形成後才沉積產生。沙丘系統的形成還不完全清楚，有關它們的形成存在多種理論，包括形成於冰丘之前[5]、形成於冰丘產生之後且沙丘上發現的冰只是霜凍，或者沙丘是另一種物質升華後留下的其它產物[4]。後來發現，冰丘與周圍的表土存在水冰交換[11]。而類似灰泥的積冰被認為是水冰丘中最年輕的部分。灰泥冰內的弧形特徵被認為代表了冰丘的增長，類似於其他火星隕坑中發現的「北極層狀沉積物特徵」 (NPLD)[4]。冰丘北部邊界在向表土過渡時較為明顯，相比之下，南部邊界則相對模糊[8]。勞斯隕擊坑存在持續到夏季的異常「融霜點」，類似於火星其他極地區特徵，這些像黑色污跡一樣的特徵尚未得到充分的解釋[16]。

 
2005年2月2日，歐空局火星快車號拍攝的勞斯隕擊坑彩色照片。

與其它火星隕石坑相比，勞斯隕坑較低的緯度使它的冰丘成為火星表面最溫暖的常年冰層[9]。火星上的冰沉積物是火星表面氣候變化的獨特指標，因為它們是二氧化碳和水等化合物的儲存庫[17][6][4][8]。勞斯隕坑位於北緯70度偏南的位置，這使它對火星氣候變化具有獨特的敏感性[9]。其長期穩定背後的作用過程，尤其在南緯地區，人們知之甚少[4]。根據布朗等人的研究，勞斯隕擊坑內部冰丘被認為目前正在消退，並且它是坑內中央曾大得多的冰丘殘餘物[18][4]。在四年多的時間裡，對該坑的觀察並未發現冰丘任何的增長或退縮[8]。中央丘會隨季節發生不均勻變化[11]，從火星表土升華出的水會沿較周圍環境更冷的山丘月牙形邊緣重新凝結，而西南風則通過平流作用在土丘上方沉積水汽。在火星夏季太陽經度（Ls）抵達150度前[11]，冰丘被認為經歷了消融過程[19]。對於角度7度左右，面向赤道一側的冰丘，這一消融速度被認為大約每年2毫米[8]。

形成

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隕坑最初形成水冰丘的作用被認為是大氣水蒸氣在隕坑表面沉積的結果[18][4][20][21]。帶有大氣水的極地風罩季節性地併入火星北極霜冠，當霜冠層消退時，水汽會彌散開來。隨着霜冠的後撤，形成一圈水霜，並在此過程中掃過隕擊坑[11]。這一作用比認為勞斯冰丘是更大極冠的外緣部分[20]，或是風成作用從被稱作「奇皮夫人指環」的特徵中帶來的水汽沉積的這兩種想法更有可能，因為「奇皮夫人指環」特徵距勞斯隕擊坑太遠，不太可能是它的源頭[4]。2021年的後續研究也提出了相似的結論，另外還發現冰丘投射的自身陰影要麼阻止了冰丘進一步的消融，要麼促進了水冰的沉澱[21]。其他提出的中央丘形成理論還包括：來自火星地下含水層的上升流，形成了類似於地球上冰核丘[22]，以及由撞擊引起的熱液活動導致的地表冰融化[20][11][13]。

探索

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目前還沒有任何明確將勞斯隕擊坑列為潛在目標的現行或已開發任務，但由於它獨特的特徵，已有幾項探索該隕坑的任務建議。赫墨拉（HEMERA）-載人探索火星環境、表土和大氣層任務，是一項將人類降落在火星北極地區的提議，着陸地點為勞斯隕擊坑[23]。抵達後，宇航員將根據任務目標通過收集表土來確定水冰丘的純度[23]。另一項被稱為「米奇」（MICKEY）-火星冰芯關鍵探索遊艇）的提議提出了採樣返回任務，它將從隕擊坑中央丘中獲取一段冰芯。除着陸器外，「米奇號」任務還將在坑內部署一輛尋找水冰的漫遊車[24]。

勞斯隕擊坑已被海盜號[3]、火星快車號[6]和火星勘測軌道飛行器[25]等火星軌道衛星拍攝過照片，火星快車號和火星勘測軌道飛行器都提供了對理解隕擊坑表面動態變化有重要意義的科學數據[26][5]。

詞源

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根據批准的命名慣例，包括勞斯隕擊坑在內的小型火星撞擊坑是以地球上大約人口不足10萬的城鎮和村莊來命名[27]。該隕坑是以愛爾蘭勞斯郡的勞斯鎮所命名。2007年2月7日，被國際天文學聯合會行星系統命名工作組採用[1]，但在正式批准之前，它就已被非正式地稱為勞斯（Louth）坑[6][2]。

圖集

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火星勘測軌道飛行器高分辨率成像科學設備顯示的勞斯隕擊坑冰丘中神秘的蜿蜒特徵。
（2010年8月4日）
 
火星勘測軌道飛行器高分辨率成像科學設備監測到的勞斯隕擊坑東側冰丘和沙丘。
（2021年9月4日）
 
火星勘測軌道飛行器高分辨率成像科學設備顯示的勞斯隕擊坑霜凍形態的變化。然後，宇航員將根據任務目標通過收集表土來確定水冰丘的純度。
（2008年5月7日）

另請查看

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參考文獻

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