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極北沙丘群

極北沙丘群（Hyperboreae Undae）拉丁語意指「極北波浪/沙丘」，是火星北極玻瑞姆高原上最大、最密集的沙丘場之一[1]，其範圍涵蓋北緯77.12度至82.8度、東經302.92度至316.02度（西經43.98度–西經57.08度）[2]的區域，中心坐標位於北緯79.96度，西經49.49度，直徑約463.65公里（288.英里）[2]。該特徵名稱取自火星古典反照率特徵之一[2]，1988年，被國際天文聯合會正式批准接受。

顯示了北方平原地區沙丘分布密度的球極平面投影圖，灰色區域為低密度區，四處最密集的沙丘區域以黑色顯示。本初子午線位於地圖底部，左側顯示的是極北沙丘群，經度在東經302.92度至316.02左（西經43.98度–57.08度）之間。

極北沙丘群位於北極峽谷東北邊界上的弧形窪地-北極凹地西南，從那裡開始，極北沙丘群繼續向西南方延伸，穿過北極峽谷，進入北方大平原低地[3]。它覆蓋了極北舌狀地的東部和埃斯科里亞爾隕擊坑上方的區域[4]。

極北沙丘群以其所形成的新月形和線形沙丘而聞名，儘管它們之間看似並不相容[5]，對這些類型的沙丘之所以能在極北沙丘群和火星其他地方共存的原因一直在研究中。在極北沙丘群發現的另一種構造類型是雅丹地貌[5]。

沙丘特徵

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極北沙丘群沙丘表面上有結霜，當霜凍因太陽加熱而升華時，沙丘會變得更暗，黑色的沙粒也會顯露出來。

雖然火星北極周圍的沙丘並沒有移動的跡象，但阿瓦洛斯沙丘群部分地區的沙丘和極北沙丘群的沙丘可能是兩個獨特的例外[3]。在極北沙丘群中，靠近其東部邊界的沙丘似乎被埋在北方平原第3單元之下。在該地區，一些沙丘呈現出可能由下坡風[3] 造成的黑色條紋，這可能表明了是近期足以產生出波紋的颳風引起的沙粒移動，否則這些痕跡會隨著時間的推移而消失，其他沙丘則沒有這種痕跡[3]。

根據緊湊型火星偵察成像光譜儀提供的數據，極北沙丘群沙丘顯示出在北極峽谷地區存在表下冰的微弱特徵[3]。極北沙丘群與阿瓦洛斯沙丘群及西頓沙丘群一起，為奧林匹亞沙丘群以東的主要中密度沙丘場提供了沙子，並延伸至火星本初子午線[1]。

使用導數光譜法的圖像分析研究表明，極北沙丘群以及其他正式命名的繞極沙丘場（奧林匹亞沙丘群、阿瓦洛斯沙丘群和西頓沙丘群）顯示為石膏密度最高的區域[6]。對極北沙丘群與地球上最大的連片沙丘地魯卜哈利沙漠進行的地貌比較，確定這兩處沙漠地貌遵循了相似的演化模式[7]。

共存的線性和新月形沙丘

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線形沙丘主要形成於雙向（雙重）風場中，而橫向沙丘，也稱為新月形沙丘，則形成於單向風況情況下[8]。每一種沙丘形態的存在，都表明了產生這種沙丘的風況。第三種沙丘是星形沙丘，通常形成於多向（多模態）風態中[8][9]。線形沙丘和星形沙丘在火星上很少見[9]。在同一地點同時存在線形沙丘和新月形沙丘顯然並不相容，因為這似乎意味著在同一地點同時存在單向風和雙向風[5][9][10]。

現已開展了對極北沙丘群中線形沙丘和新月形沙丘共存現象的解釋研究[5]。一篇論文通過提出一種受當地地形影響而從雙向風變為單向風的模型，解釋了相鄰位置從線性沙丘到新月形沙丘的變化[9][5]。認為由於局部地貌的漏斗作用，雙向風轉成了單向風[9][5]。雖然這一理論適用於相鄰位置的沙丘，但無法解釋線形沙丘和新月形沙丘如何在同一位置共存的原因[5]。

另一項研究表明[10]，線形沙丘已變得堅硬（硬化），因此不易隨風向的變化而改變形狀。該研究還提出，隨時間的推移，雙向風會變為將產生出新月形沙丘的單向風，而先前已存在的硬化線形沙丘，由於其硬化，將保持不變。這一理論頗為合理[5]，儘管不易驗證，因為需要重建極北沙丘群風況模式的時間剖線[5]。

 
美國宇航局熱輻射成像系統拍攝的極北沙丘群新月和線形沙丘

第三項研究將火星勘測軌道飛行器上高解析度成像科學設備相機拍攝的圖像與火星軌道器雷射高度計測繪的數據相結合，以獲取在高解析度圖像中顯示局部地形的坐標，然後將高解析度圖像數據映射到計算機模擬中，計算機模擬記錄了北極凹地附近，極北沙丘群局部地形的計算機空間模型。根據數值模型的波峰方向，可計算出局部的風矢量，然後將結果與區域調查的實測風數據進行比較。反過來，如果風矢量已知，則就可預測出底形形態[5]。通過將數值模擬結果與實測數據進行比較，可細化計算機模擬參數，從而更好地使數值預測結果與現場實測結果趨於一致[5]。計算機模型的局限性包括數值模型的解析度限制、調查的區域較小以及當地風況的複雜性[5]。數值研究結果表明，極北沙丘群是在現代風況條件下形成的，其形態為新月形沙丘和線性沙丘共存[5]。進一步的研究計劃包括擴大研究領域，以包括對所有的極北沙丘群進行建模[5]。

另請查看

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參考文獻

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  1. ^ 1.0 1.1 K. L. Tanaka, R. K. Hayward. Mars' North Circum-Polar Dunes: Distribution, Sources, and Migration History. (PDF). Planetary Dunes Workshop: A Record of Climate Change (2008). [2022-04-01]. （原始內容存檔 (PDF)於2022-01-22）. 
  2. ^ 2.0 2.1 2.2 Hyperboreae Undae. Gazetteer of Planetary Nomenclature. USGS. [2022-04-01]. （原始內容存檔於2017-08-27）. 
  3. ^ 3.0 3.1 3.2 3.3 3.4 Kenneth L. Tanaka, J. Alexis P. Rodriguez, James A. Skinner Jr., Mary C. Bourke, Corey M. Fortezzo, Kenneth E. Herkenhoff, Eric J. Kolb, Chris H. Okubo. North polar region of Mars: Advances in stratigraphy, structure, and erosional modification. Icarus. 2008-02-28, 196 (2): 318–358 [2017-08-25]. Bibcode:2008Icar..196..318T. doi:10.1016/j.icarus.2008.01.021. （原始內容存檔於2022-04-02）. 
  4. ^ T. Kneissl*, S. Van Gasselt, L. Wendt, C. Gross & G. Neukum (eds). Layering and degradation of the Rupes Tenuis unit, Mars – astructural analysis south of Chasma Boreale. Martian Geomorphology. Geological Society, London, Special Publications. 2011, 356 (1): 257–279 [2022-04-01]. Bibcode:2011GSLSP.356..257K. doi:10.1144/SP356.13. （原始內容存檔於2022-04-02）. 
  5. ^ 5.00 5.01 5.02 5.03 5.04 5.05 5.06 5.07 5.08 5.09 5.10 5.11 5.12 5.13 S. Christian and G. Kocurek. Combining Mesoscale Wind Modeling with Dune Field Analysis to Constrain Modern Wind Regime, Hyperboreae Undae, Mars. (PDF). 43rd Lunar and Planetary Science Conference. 2012 [2022-04-01]. （原始內容存檔 (PDF)於2015-10-23）. 
  6. ^ M. Massé, O. Bourgeois, S. Le Mouélic, C. Verpoorter, A. Spiga, L. Le Deit. Wide distribution and glacial origin of polar gypsum on Mars. Earth and Planetary Science Letters. 2012,. 317–318: 44–45. Bibcode:2012E&PSL.317...44M. doi:10.1016/j.epsl.2011.11.035. 
  7. ^ M. A. Bishop. Comparative Point Pattern Analysis of Hyperboreae Undae, Mars, and the Rub' Al Khali Sand Sea, Earth. (PDF). Planetary Dunes Workshop: A Record of Climate Change. 2008 [2022-04-01]. （原始內容存檔 (PDF)於2022-01-21）. 
  8. ^ 8.0 8.1 Types of Dunes. USGS. [2022-04-01]. （原始內容存檔於2020-12-25）. 
  9. ^ 9.0 9.1 9.2 9.3 9.4 Edgett, K. S. and D. G. Blumberg. Star and Linear Dunes on Mars. Icarus. December 1994, 112 (2): 448–464 [2022-04-01]. Bibcode:1994Icar..112..448E. doi:10.1006/icar.1994.1197. （原始內容存檔於2022-04-02）. 
  10. ^ 10.0 10.1 Schatz, Volker; Tsoar, Haim; Edgett, Kenneth S.; Parteli, Eric J. R.; Herrmann, Hans J. Evidence for indurated sand dunes in the Martian north polar region. Journal of Geophysical Research. 2006, 111 (E04006): E04006. Bibcode:2006JGRE..111.4006S. doi:10.1029/2005JE002514  . 
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