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古瑟夫撞擊坑

火星撞击坑

古瑟夫撞擊坑（Gusev）是火星埃俄利斯區的一座隕石坑，約形成於30至40億年前，其中心坐標位於南緯14.5度、東經175.4度，直徑約166公里。該隕坑取名自俄羅斯天文學家馬特維·古瑟夫（1826年-1866年），1976年，被國際天文聯合會批准接受。

古瑟夫撞擊坑
馬丁谷蜿蜒流入的火星古瑟夫撞擊坑
行星火星
區域埃俄利斯區
坐標[錨點失效]14°30′S 175°24′E / 14.5°S 175.4°E / -14.5; 175.4[1]
火星方格列表埃俄利斯區
直徑166公里
命名馬特維·古瑟夫
海盜1號軌道器拍攝的古瑟夫撞擊坑及包括馬丁谷在內的周邊地形拼接圖。

在勇氣號漫遊車探索該隕坑前，根據海盜號軌道飛行器圖像、火星軌道器相機圖像、熱輻射成像系統熱測圖和火星軌道器雷射高度計測高圖的解釋，它被推測為是一處起源於火山碎屑的古湖床，有馬丁谷流入其中，或兩者兼而有之。然而，勇氣號在此並未發現任何湖相沉積物，而是找到了包括橄欖玄武岩、粉狀玄武岩碎屑、熔岩和火山碎屑岩等鹼性噴出岩，但沒有發現噴發中心[2][3]。

2006年1月1日，勇氣號漫遊者在古瑟夫撞擊坑拍攝的全景照片，可看到前方的斜坡和一片幽暗起伏的「埃爾多拉多」沙丘場。

近期，衛星圖像顯示了古瑟夫坑底塵捲風的痕跡。勇氣號探測車後來拍攝到了地面上的塵捲風，並且它持久的壽命極可能要歸因於塵捲風對太陽能電池板的清潔。

2004年1月3日，古瑟夫撞擊坑成為美國宇航局兩輛火星探測車中勇氣號的首個著陸點。人們希望該地區眾多較小較新的隕石坑能暴露出早期的沉積物質，儘管起初該地區因缺乏可用於研究坑內平坦熔岩平原的基岩而令人失望，但在漫遊車最終抵達哥倫比亞丘陵後，在該地區勘查的岩石顯示了過去曾與少量滷水（鹹水）發生過作用的證據[4]，雖然遠不如機遇號在子午線高原（機遇號著陸區）發現的多。2009年，勇氣號陷入該地區土壤中，2010年，在經歷火星嚴酷的冬季後與地球失去聯繫。古瑟夫撞擊坑也認為是火星2020毅力號探測車的潛在著陸點。

勇氣號漫遊車在火星上發現的岩石和礦物

古瑟夫平原上的岩石是一種含有橄欖石、輝石、斜長石和磁鐵礦等礦物的玄武岩，由於顆粒很細，帶有不規則洞孔（地質學家會說它們有囊泡和空隙），看上去就像火山玄武岩[5][6]。平原上大部分的土壤來自當地崩解的岩石，在一些土壤中發現了含量相當高的鎳，可能來自於隕石[7]。 分析表明，岩石被微量水輕微改變，外表層和內部裂縫表明存在可能是溴化物的水沉積礦物。所有岩石都覆蓋著一層很細的塵埃和一層或多層堅硬的外殼。其中一些可以刷掉，而另一些則需要用岩石鑽磨工具研磨[8]。

哥倫比亞丘陵有各種各樣的岩石，其中一些已經被水蝕變，但並非被大量的水改變。

古瑟夫撞擊坑中的塵埃與火星各處的一樣，所有的塵埃都發現帶有磁性。此外，勇氣號發現的磁性是由磁鐵礦礦物所引起，尤其是含有鈦元素的磁鐵礦。一塊磁鐵能夠徹底吸走所有的塵埃，因此，所有的火星塵埃都被認為有磁性[9]。塵埃的光譜屬性與軌道衛星在塔爾西斯和阿拉伯高地等明亮、低熱慣性區域探測到的光譜相似。所有表面都覆蓋著一層厚度可能不到1毫米的薄薄塵埃，其中裡面的有些物質含有少量的化學結合態水[10][11]。

平原

對平原岩石的觀察表明，它們含有輝石、橄欖石、斜長石和磁鐵礦等礦物。這些岩石可以用不同的方式分類。礦物的數量和類型使岩石被歸類為原始玄武岩，也稱苦橄玄武岩，與被稱為玄武質科馬提岩的古代陸生岩石相似。平原上的岩石也類似於來自火星的玄武質輝玻無粒隕石。一種岩石分類系統是在圖表上比較鹼金屬元素和二氧化矽的數量；在該系統中，古瑟夫平原中的岩石位於玄武岩、苦橄玄武岩和鹼玄岩的交界處附近。歐文-巴拉格分類將它們稱之為玄武岩[5]。 可能只是薄水膜的作用，平原岩石發生的變化非常輕微，因為它們較柔軟，含有可能是溴化合物的淺色材質紋理、塗層或外殼。據認為，少量的水可能已進入裂縫，導致礦化作用[6][5]。岩石上的塗層可能是在岩石被掩埋並與水和塵埃薄膜相互作用時產生的。它們被改變的一個跡象是，與地球上發現的同類岩石相比，研磨這些岩石更容易。

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    古瑟夫撞擊坑平原典型岩石的橫截面圖。大多數岩石都含有一層塵埃和一層或多層堅硬的薄外殼。可看到水沉積礦脈以及橄欖石晶體。礦脈中可能含有溴鹽。
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    勇氣號拍攝的阿迪朗達克岩近似真彩色照片。
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    勇氣號全景相機拍攝的被岩石鑽磨工具研磨後的阿迪朗達克岩數位相機圖像。

哥倫比亞丘陵

科學家在哥倫比亞丘陵發現了多種岩石類型，並將它們分為六類，分別是：克洛維斯、許願石、和平、瞭望塔、後支索和獨立。它們以每群中最突出的一塊岩石命名。通過阿爾法粒子X射線光譜儀測量，它們的化學成分彼此間存在明顯的差異[12]。最重要的是，哥倫比亞丘陵所有的岩石都因含水流體而顯示出不同程度的變化[13]。它們富含磷、硫、氯和溴元素，所有這些元素都可在水溶液中攜帶。哥倫比亞丘陵的岩石含有玄武岩玻璃以及不同數量的橄欖石和硫酸鹽[14][15]。橄欖石的豐度與硫酸鹽含量成反比，這正是人們所期望的結果，因為水會破壞橄欖石，但有助於生成硫酸鹽。

克洛維斯群特別有趣，因為穆斯堡爾光譜儀（MB）在其中檢測到針鐵礦[16]。針鐵礦只有在有水的情況下才能形成，因此它的發現是哥倫比亞丘陵岩石中過去有水的首個直接證據。此外，岩石和露頭的穆斯堡爾光譜顯示橄欖石的存在量大幅下降[14]，雖然這些岩石可能曾含有過大量橄欖石[17]。橄欖石是缺水的標誌，因為它在有水的情況下極易分解，而發現的硫酸鹽則需要水才能形成。許願石含有大量斜長石、一些橄欖石和硬石膏（硫酸鹽）；和平岩顯示出硫和結合態水的有力證據，因此懷疑存在水合硫酸鹽；瞭望塔類岩石缺乏橄欖石，因此可能已被水蝕變；獨立類顯示出一些粘土的跡（也許是蒙脫石族之一的蒙脫土），而粘土則需要暴露在水中相當長時間才能形成[18]。此外，穆斯堡爾光譜儀還發現，帕索-羅布爾斯土壤中大部分的鐵都為氧化態鐵，即Fe++形式，如果存在水，則就會發生這種情況[10]。

在為期六年的任務中期（該任務本應只持續90天），在土壤中發現了大量的純二氧化矽。二氧化矽可能來自土壤與酸性蒸汽的相互作用，而酸性蒸汽只能由水時存在時的火山活動或來自溫泉環境中的水所產生[19]。

勇氣號停止工作後，科學家們研究了小型熱輻射光譜儀（Mini-TES）的舊數據，證實了大量富含碳酸鹽岩石的存在，這意味著該星球上的某些地區可能曾存在過水，這些碳酸鹽是在一塊名為「科曼奇」的岩石露頭上發現的[20][21]。

總之，勇氣號在古瑟夫平原發現了輕微風化作用的證據，但沒有證據表明那裡曾存在過湖泊。然而，在哥倫比亞丘陵，有明顯的證據表明存在適度的水蝕作用，證據包括硫酸鹽、針鐵礦和碳酸鹽礦物，它們只在有水情況下才能形成。據信，古瑟夫撞擊坑可能很久前有過一座湖泊，但後來被火成岩覆蓋。所有的塵埃都含有一種磁性成分，經鑑定為含有鈦的磁鐵礦。此外，覆蓋火星表面一切的薄薄塵埃層在火星所有地方都相同。

古瑟夫坑內的其它特徵

山丘

隕擊坑

其它

著陸點

截至2017年，古瑟夫撞擊坑是火星2020漫遊車的三個候選地點之一[22]。勇氣號漫遊車此前曾探索過哥倫比亞丘陵，經過數年的活動[22]，該漫遊車於2010年終止了通信。

截至2017年，火星2020漫遊車的其他候選著陸點為東北瑟提斯（大瑟提斯）和耶澤羅撞擊坑[22]。

流行文化中

  • 古瑟夫撞擊坑是1999年格雷戈里·本福德的小說《火星種族》中火星聯盟任務的著陸點。[23]。
  • 2009年《神秘博士》劇集《火星之水》的背景是古瑟夫撞擊坑內的鮑伊基地一號[24]。
  • 古瑟夫撞擊坑是科幻電視劇《挑戰引力》中作為劇情核心出現阿爾法外星信號的位置，這也是2042年失敗的火星任務的著陸地點。

火星交互地圖

 阿克戎槽溝阿西達里亞平原亞拔山亞馬遜平原阿拉伯高地阿卡迪亞平原阿爾及爾平原克律塞平原塞東尼亞區代達利亞高原埃律西昂山埃律西昂平原蓋爾撞擊坑希臘平原赫斯珀利亞高原霍頓撞擊坑伊卡里亞高原伊希地平原耶澤羅撞擊坑羅蒙諾索夫撞擊坑李奧撞擊坑米蘭科維奇撞擊坑涅瑞達山脈尼羅瑟提斯桌山群諾亞高地奧林帕斯山南極高原普羅敦尼勒斯桌山群太陽高原敘利亞高原坦塔羅斯槽溝群滕比高地塞壬高地塔爾西斯山群烏托邦平原水手號谷北方大平原
 該火星地形圖為可互動圖片，標註了火星表面各著陸器與火星車的位置，圖片不同位置可查看相應信息，點擊將跳轉至相應條目。海拔以不同顏色呈現：白色和棕色表示最高海拔（+12至+8公里）；其次是粉色和紅色（+8至+3公里）；黃色為0公里；綠色和藍色為較低海拔（低至-8公里）。軸線為經緯度；極地地區有標註。
  活躍探測車   不活躍   活躍著陸器   不活躍  未來

另請查看

參考文獻

  1. ^ "Gusev". Gazetteer of Planetary Nomenclature. USGS Astrogeology Research Program.
  2. ^ McSween, Harry; Moersch, Jeffrey; Burr, Devon; Dunne, William; Emery, Joshua; Kah, Linda; McCanta, Molly. Planetary Geoscience. Cambridge: Cambridge University Press. 2019: 178–184, 296–300. ISBN 9781107145382. 
  3. ^ Burnham, Robert. Gusev Crater once held a lake after all, says ASU Mars scientist. Arizona State University. 9 April 2014 [2014-04-10]. （原始內容存檔於2014-08-12）. 
  4. ^ Aqueous processes at Gusev crater inferred from physical properties of rocks and soils along the Spirit traverse. AGU. [2006-07-18]. （原始內容存檔於2012-02-04）. 
  5. ^ 5.0 5.1 5.2 McSween; et al. Basaltic Rocks Analyzed by the Spirit Rover in Gusev Crater. Science. 2004, 305 (5685): 842–845. Bibcode:2004Sci...305..842M. PMID 15297668. doi:10.1126/science.3050842. 
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  23. ^ Benford, Gregory. The Martian Race. New York: Warner Aspect. 1999. ISBN 978-0-446-52633-3. LCCN 99-049124. 
  24. ^ Davies, Russell T; Ford, Phil. The Waters of Mars (PDF). BBC Books: 9. March 3, 2009 [June 2, 2014]. （原始內容 (PDF)存檔於May 8, 2013）. 

外部連結

 
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