<p>在火星沙漠狀表面的多山沙丘和起伏的小波紋中，有中等大小的沙結(jié)構(gòu)，與地球上的任何東西都不太一樣。<img src="https://news.stanford.edu/wp-content/uploads/2022/12/MartianRipples-795x530.jpg" width="795" height="530" />&nbsp;</p> <p>斯坦福大學(xué)的科學(xué)家們現(xiàn)在使用人工智能模型分析了一百萬個(gè)火星沙丘，并揭示了這些沙波是如何在我們的姐妹星球上形成的&mdash;&mdash;波峰之間大約1米的尺度&mdash;&mdash;這在以前似乎與地球上波紋和沙丘產(chǎn)生的物理原理不相容。</p> <p>&nbsp;</p> <p>研究結(jié)果發(fā)表在11月22日的《自然通訊》雜志上，表明未來的學(xué)者可以使用這些結(jié)構(gòu)的化石版本來重建火星的大氣歷史。這是因?yàn)榇髿饷芏扰c風(fēng)吹漣漪和沙丘的大小之間存在精確而一致的數(shù)學(xué)關(guān)系，但最小的尺度除外。</p> <p>&nbsp;</p> <p>斯坦福大學(xué)多爾可持續(xù)發(fā)展學(xué)院地質(zhì)科學(xué)助理教授Mathieu Lap&ocirc;tre說:&ldquo;這一點(diǎn)特別重要，因?yàn)槿藗冋J(rèn)為火星過去曾經(jīng)有更厚的大氣層，可能維持著類似地球的表面條件。&rdquo;&ldquo;然而，它失去了大部分，我們真的不知道什么時(shí)候、多快、為什么。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>是氣流的產(chǎn)物，還是微型魚雷的產(chǎn)物?</p> <p><br />在地球和火星上，風(fēng)吹來的沙粒堆積成不同形狀和大小的土堆，從綿延數(shù)英里的沙丘到幾乎不足以隱藏寄居蟹的小山脊。在地球上，這些小波紋的波峰通常間隔幾英寸。它們?cè)谏衬?、海灘和砂巖中很常見，就像古代風(fēng)的指紋一樣保存下來?？茖W(xué)家稱其為&ldquo;撞擊漣漪&rdquo;，因?yàn)樗鼈兪怯杀伙L(fēng)吹散的顆粒飛濺到沙丘上形成的，就像小型魚雷一樣。<img src="https://news.stanford.edu/wp-content/uploads/2022/12/MarsRipples_rover.jpg" width="808" height="862" />&nbsp;</p> <p>2015年，美國(guó)宇航局的好奇號(hào)火星車返回了火星表面類似圖案的圖像。除了巨大的沙丘，圖像還顯示了兩種不同尺度的較小波浪:一些接近地球上類似大小的顆粒所熟悉的撞擊漣漪的大小;其他的大約是沙丘的10倍大，但仍然比沙丘小，沙丘更多地是由氣流而不是沙子撞擊形成的。</p> <p>&nbsp;</p> <p>從那時(shí)起，這兩種不同的波紋尺度是如何在火星上共存并共同進(jìn)化的，一直困擾著科學(xué)家們。根據(jù)一種提出的解釋，中等大小的結(jié)構(gòu)是由于火星上非常低的氣壓造成的持續(xù)增長(zhǎng)的撞擊漣漪造成的。然而，與連續(xù)統(tǒng)的觀點(diǎn)相反，科學(xué)家們觀察到波峰間隔在8到30英寸之間的波紋無法解釋地消失了。</p> <p>&nbsp;</p> <p>Lap&ocirc;tre和其他科學(xué)家認(rèn)為，這些形狀可能是由于流體動(dòng)力學(xué)的不穩(wěn)定性造成的，這種不穩(wěn)定性已經(jīng)在沙漠中產(chǎn)生了風(fēng)吹沙丘，在地球上的沙質(zhì)河床中產(chǎn)生了類似的起伏土丘。</p> <p>&nbsp;</p> <p>研究人員還推測(cè)，火星上較大的波紋和沙丘的大小，以及在我們自己的星球上形成的水下波紋，都可能是由空氣或水流的相同變化或異常控制的。這種變化只有在土丘增長(zhǎng)到一定規(guī)模之后才會(huì)出現(xiàn)，這可能是全球大氣特性(如密度)和局部因素(如地形和風(fēng)切變速度)相互作用的結(jié)果。</p> <p>&nbsp;</p> <p>但在此之前，科學(xué)家們只是從嚴(yán)格控制的實(shí)驗(yàn)中假設(shè)了這種異常的存在。在復(fù)雜的自然沙丘環(huán)境中尚未觀測(cè)到。</p> <p>&nbsp;</p> <p><span class="h1"><strong>沙丘的認(rèn)可</strong></span></p> <p><br />Lap&ocirc;tre和主要作者Lior Rubanenko一起，開始用來自火星的數(shù)據(jù)來測(cè)試這些理論，以Lap&ocirc;tre之前的工作為基礎(chǔ)，通過統(tǒng)計(jì)分析將波紋大小與大氣密度聯(lián)系起來。這是科學(xué)家們第一次使用來自這顆紅色星球的真實(shí)數(shù)據(jù)來測(cè)試，并證實(shí)了水動(dòng)力學(xué)理論中的預(yù)測(cè)，即火星上最小沙丘的大小，就像它的漣漪一樣，在空氣較厚的地方會(huì)減小。</p> <p>&nbsp;</p> <p>作者使用了由宇宙飛船捕獲的13萬多張高分辨率火星圖像，以及基于人工智能的計(jì)算機(jī)視覺模型，該模型首先開發(fā)用于從背景中挑選不同類型物體的不同實(shí)例&mdash;&mdash;例如，城市街道照片中三個(gè)人、一輛公共汽車和兩輛汽車的輪廓。斯坦福大學(xué)的研究小組在一小部分圖像中手動(dòng)標(biāo)記了沙丘，然后使用這些例子訓(xùn)練模型來檢測(cè)沙丘輪廓，并估計(jì)火星表面大部分沙丘的大小。</p> <p>&nbsp;</p> <p>作者分析了這個(gè)龐大的新數(shù)據(jù)集，以及火星大氣密度的計(jì)算。他們發(fā)現(xiàn)，奇怪的中等大小的波根本不是撞擊的漣漪。相反，火星上獨(dú)特的結(jié)構(gòu)更像微型沙丘，在某一點(diǎn)上停止生長(zhǎng)，因?yàn)轭A(yù)測(cè)的異?；蛄黧w狀氣流的變化出現(xiàn)在靠近火星表面的非常薄的湍流大氣中。</p> <p>&nbsp;</p> <p>魯巴年科說:&ldquo;火星上的撞擊漣漪和地球上的完全一樣，大小也差不多。&rdquo;魯巴年科是斯坦福大學(xué)地質(zhì)科學(xué)博士后，從事這項(xiàng)研究。&ldquo;這是有道理的，因?yàn)樾纬蓻_擊漣漪的機(jī)制與大氣的性質(zhì)關(guān)系不大，而與沙子運(yùn)輸?shù)臋C(jī)制關(guān)系更大。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>Lap&ocirc;tre說:&ldquo;現(xiàn)在我們知道了這些波紋的大小是如何隨著大氣密度而變化的，以及為什么會(huì)這樣，我們可以利用非常古老的巖石中石化波紋的大小來重建火星大氣的歷史。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <blockquote> <p>注：本文由院校官方新聞直譯，僅供參考，不代表指南者留學(xué)態(tài)度觀點(diǎn)。</p> </blockquote>