网易首页 > 网易号 > 正文 申请入驻

岳宗玉等:火星壁垒撞击坑的形成机制

0
分享至

论文信息:Yue Z, Li H, Gou S. Investigation of ejecta emplacement by modeling oblique impacts into layered icy targets on Mars [J]. Icarus, 2027, 461, 117301.DOI: 10.1016/j.icarus.2026.117301.

在火星表面,很多撞击坑的溅射席呈现出流体化的形态,而且在这些流体化溅射席的末端有一个壁垒,看起来像是在流动过程中突然停止,从而使这些物质在末端堆积起来形成的,这种形态的撞击坑通常称为壁垒撞击坑(图1)。一般认为这种撞击坑的形成与火星表层曾经存在水冰密切相关,因此它们对于分析火星地质演化历史以及气候变迁具有重要的意义。


图1 火星表面一个直径约9.5 km的壁垒撞击坑(7.56°N, 73.09°W);图像为CTX数据,分辨率为5 m/pixel。图中线段比例尺为5 km

在之前的研究中,大量的工作是通过遥感观测与分析进行的,但是更直接的研究则来自对这种撞击坑形成过程的数值模拟,然而,之前针对这种撞击坑形成过程的数值模拟都是二维的,但是撞击角度对于溅射物的形成具有较大的影响,因此很有必要针对这种撞击坑的形成过程开展三维数值模拟;另外,之前的工作并没有同时模拟壁垒的形成,而这恰好是分析壁垒撞击坑的形成机制所必须的。

中国科学院地质与地球物理研究所岳宗玉研究员,以及芶盛副研究员和李华成博士后,利用自主研发的超高速撞击三维数值模拟程序SALEc(https://github.com/huachengli/SALEc-public),在相同陨石半径(100 m)、相同撞击速度(10 km/s)、相同冰层厚度(100 m)的条件下,设置不同撞击角度(15°~90°),模拟了三种类型的靶体(纯玄武岩靶体、表层冰靶体、以及埋藏冰靶体)条件下火星撞击坑的形成过程,共开展了18次数值模拟,每次模拟都使用约5.4亿个计算网格,系统分析了冰层的存在对于火星撞击坑形成的影响,并且使用示踪粒子分析这些撞击坑的溅射席的形成过程。

研究表明,冰层位置对撞击坑的形成具有重要影响,当冰层被掩埋在地下时,由于冰与岩石之间存在显著的强度差异,冲击波在物质交界面发生反射,最终会挖掘出独特的阶梯状或平底撞击坑。相比之下,如果同等厚度的冰层直接暴露在行星地表,其形成的撞击坑形态和尺寸则与纯玄武岩靶体条件下差别不大(图2)。



图2 在火星表面相同撞击条件下,三种不同靶体所产生的瞬时坑剖面形态。红色球体代表初始撞击体,蓝色代表水冰,绿色代表玄武岩。横纵坐标轴均已使用撞击体半径进行归一化

接下来,他们利用撞击过程中的峰值压强分析了溅射物中水冰的状态(图3)。研究结果表明,当水冰被掩埋在地下时,水冰层大量融化,并且广泛分布在远离撞击坑边缘的外围区域;而表层冰靶体模型中水冰的融化比例相对较低,这是因为表层冰模型中,大量的水冰受到的冲击压强并不高,而在埋藏冰模型中水冰恰好位于高压区,从而更容易发生融化。



图3 溅射物中水冰融化的比例分布规律。左列和右列分别对应表层冰靶体和埋藏冰靶体,每行的撞击角度相同,从上到下依次为 90°、75°、60°、45°、30°和15°

溅射物落地之后会由于惯性继续滑动,他们以不可压缩模型为基础,模拟了这些溅射物最终的形态,发现这三种靶体条件下将形成三种截然不同的地貌特征(图4):(1)纯玄武岩靶体:溅射物厚度随着距离的增加呈简单的指数级迅速衰减,越远越薄;(2)表层冰靶体:形成了一种无明显边缘凸起的“高原状”平坦地貌。撞击融化产生的少量液态水虽然起到了润滑作用,让物质散布得更广,但由于融化水量有限,物质无法在边缘堆积隆起;(3)埋藏冰靶体:完美复现了火星上典型的“壁垒撞击坑”形态,即在最远端堆积形成了“壁垒”。



图4 45°撞击角下三种靶体模型的溅射物厚度径向剖面。 (a) 纯玄武岩靶体模型;(b) 表层冰靶体模型;(c) 埋藏冰靶体模型。横轴表示距坑缘的径向距离(已使用最终撞击坑半径归一化),纵轴表示溅射物厚度

该研究首次对火星壁垒撞击坑的形成过程开展了三维数值模拟,而且以此为初始条件,再现了溅射物随后的形成过程。研究证实,在埋藏冰靶体模型中,水冰将会发生大量融化,极大地降低了底部的摩擦阻力,使得溅射物能以极高的流动性向外奔涌;当这种溅射席向外铺展并变薄到某一临界阈值时,物质内部的粘滞阻力会瞬间超过重力和惯性,导致流动发生“急刹车”。这种突然的停滞,迫使物质在边缘堆积成了高耸的壁垒,这就是火星壁垒撞击坑的形成机制。

特别声明:以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布,本平台仅提供信息存储服务。

Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.

相关推荐
热点推荐
退休后的日子要变了?不出意外,2026年起中国养老将迎来3大变化

退休后的日子要变了?不出意外,2026年起中国养老将迎来3大变化

离离言几许
2026-10-27 01:27:36
十年创业一场空,40岁女老板负债280万,曾是两家公司的老板,如今拿不出五十块钱,找曾经帮过的亲友求助,换来的却是嘲讽

十年创业一场空,40岁女老板负债280万,曾是两家公司的老板,如今拿不出五十块钱,找曾经帮过的亲友求助,换来的却是嘲讽

捣蛋窝
2026-10-27 13:31:28
当不成巴西总统?博索纳罗对华表态激起千层浪,头号敌人还有底牌

当不成巴西总统?博索纳罗对华表态激起千层浪,头号敌人还有底牌

经纬戎韬
2026-10-15 00:15:02
韩练成赴海南受降,却将国军一个旅全员缴械枪决:该杀就杀

韩练成赴海南受降,却将国军一个旅全员缴械枪决:该杀就杀

纪史行者
2026-10-26 01:15:07
上海主持人刚退休就直播带货,直面争议,发言出人意料

上海主持人刚退休就直播带货,直面争议,发言出人意料

搞笑娱乐笑话
2026-10-27 11:29:29
20亿变250亿!澳洲砸出史诗级‘无底洞’,最终谁来买单?

20亿变250亿!澳洲砸出史诗级‘无底洞’,最终谁来买单?

澳洲财经见闻
2026-10-28 03:16:11
金球得主哈里・凯恩发表获奖感言,特别致敬皇马主帅穆里尼奥

金球得主哈里・凯恩发表获奖感言,特别致敬皇马主帅穆里尼奥

福酱的小时光
2026-10-27 16:41:50
一屋子名流看着她被拖进洗手间:比坏人更可怕的,是满屋子的沉默

一屋子名流看着她被拖进洗手间:比坏人更可怕的,是满屋子的沉默

Xww
2026-10-25 14:52:05
兜兜转转还是成了马里昂!可库明加为什么在勇士时,不想这么干?

兜兜转转还是成了马里昂!可库明加为什么在勇士时,不想这么干?

兵哥篮球故事
2026-10-27 12:17:30
气笑了!刚毕业男生发8500工资给亲妈转1800,女友当场破防大吵,怒斥动用了两人的结婚基金!

气笑了!刚毕业男生发8500工资给亲妈转1800,女友当场破防大吵,怒斥动用了两人的结婚基金!

王老师你还好吗
2026-10-26 01:40:01
发布姆巴佩视频媒体发布声明,就不当行为向中国人民和球员致歉

发布姆巴佩视频媒体发布声明,就不当行为向中国人民和球员致歉

懂球帝
2026-10-28 00:08:15
一个农村出来的天才被自己的家人给毁了

一个农村出来的天才被自己的家人给毁了

清晖有墨
2026-10-22 09:38:10
这就是差距?凯恩首夺金球奖,梅西才第五媒体专家犀利点出关键!

这就是差距?凯恩首夺金球奖,梅西才第五媒体专家犀利点出关键!

春日筆記
2026-10-27 09:41:08
伊莲娜携女儿意大利度假,母女同游温馨氛围感拉满

伊莲娜携女儿意大利度假,母女同游温馨氛围感拉满

墨薷桃桃
2026-10-01 11:20:47
这一回中国真要杀鸡给猴看,挑中的是荷兰。不是美国,不是日本,不是菲律宾,是荷兰

这一回中国真要杀鸡给猴看,挑中的是荷兰。不是美国,不是日本,不是菲律宾,是荷兰

扶苏聊历史
2026-10-26 14:36:51
哪个行业悄悄好起来了?就是硬捂着,不让别人知道的那种?

哪个行业悄悄好起来了?就是硬捂着,不让别人知道的那种?

夜深爱杂谈
2026-10-25 19:31:49
被骂到一宿没睡,铜师傅创始人连夜辟谣:我要是金主,咋不照着我的脸做韩立?

被骂到一宿没睡,铜师傅创始人连夜辟谣:我要是金主,咋不照着我的脸做韩立?

国创漫话
2026-10-24 11:01:51
林依轮妻子杭州别墅见超模儿媳,做5菜一汤,儿媳却没喊婆婆为妈

林依轮妻子杭州别墅见超模儿媳,做5菜一汤,儿媳却没喊婆婆为妈

椰黄娱乐
2026-10-27 11:26:08
妻子爆料:68岁鲍德温还想再生,42岁海拉莉亚直言“店已关门”

妻子爆料:68岁鲍德温还想再生,42岁海拉莉亚直言“店已关门”

浅遇时光
2026-10-28 02:55:29
黄景瑜拒不道歉 14 个月,法院强制执行,这事儿判得不轻

黄景瑜拒不道歉 14 个月,法院强制执行,这事儿判得不轻

观察鉴娱
2026-10-27 09:43:05
2026-10-28 06:51:00
中科院地质地球所 incentive-icons
中科院地质地球所
地球科学科普平台
1072文章数 151199关注度
往期回顾 全部

头条要闻

法国访谈节目《The Bridge》就姆巴佩事件道歉

头条要闻

法国访谈节目《The Bridge》就姆巴佩事件道歉

体育要闻

世界上最无趣的前锋,拿下了金球奖

娱乐要闻

芒果遇到厉娜和许飞笑发财了!

财经要闻

订单越厚,账单越重:算力租赁的杠杆游戏

科技要闻

M6芯片版14英寸MacBook Pro:15999元起

汽车要闻

纯电续航1003km 大五座SUV腾势N8正式开启预订

态度原创

房产
家居
本地
数码
公开课

房产要闻

从全国第一跌到第七!海南人,放下生娃焦虑!

家居要闻

2026建博会(广州) 公装联探展交流活动

本地新闻

十月奔赴迪庆,解锁梅里日照金山

数码要闻

Twelve South推出带屏幕的AirFly View 方便无线耳机连接飞机音响

公开课

李玫瑾:为什么性格比能力更重要?

无障碍浏览 进入关怀版