<p>在火星沙漠狀表面的多山沙丘和起伏的小波紋中，有中等大小的沙結構，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>斯坦福大學的科學家們現在使用人工智能模型分析了一百萬個火星沙丘，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生的物理原理不相容。</p> <p>&nbsp;</p> <p>研究結果發(fā)表在11月22日的《自然通訊》雜志上，表明未來的學者可以使用這些結構的化石版本來重建火星的大氣歷史。這是因為大氣密度與風吹漣漪和沙丘的大小之間存在精確而一致的數學關系，但最小的尺度除外。</p> <p>&nbsp;</p> <p>斯坦福大學多爾可持續(xù)發(fā)展學院地質科學助理教授Mathieu Lap&ocirc;tre說:&ldquo;這一點特別重要，因為人們認為火星過去曾經有更厚的大氣層，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候、多快、為什么。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>是氣流的產物，還是微型魚雷的產物?</p> <p><br />在地球和火星上，風吹來的沙粒堆積成不同形狀和大小的土堆，從綿延數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。它們在沙漠、海灘和砂巖中很常見，就像古代風的指紋一樣保存下來?？茖W家稱其為&ldquo;撞擊漣漪&rdquo;，因為它們是由被風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，美國宇航局的好奇號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>從那時起，這兩種不同的波紋尺度是如何在火星上共存并共同進化的，一直困擾著科學家們。根據一種提出的解釋，中等大小的結構是由于火星上非常低的氣壓造成的持續(xù)增長的撞擊漣漪造成的。然而，與連續(xù)統的觀點相反，科學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和其他科學家認為，這些形狀可能是由于流體動力學的不穩(wěn)定性造成的，這種不穩(wěn)定性已經在沙漠中產生了風吹沙丘，在地球上的沙質河床中產生了類似的起伏土丘。</p> <p>&nbsp;</p> <p>研究人員還推測，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到一定規(guī)模之后才會出現，這可能是全球大氣特性(如密度)和局部因素(如地形和風切變速度)相互作用的結果。</p> <p>&nbsp;</p> <p>但在此之前，科學家們只是從嚴格控制的實驗中假設了這種異常的存在。在復雜的自然沙丘環(huán)境中尚未觀測到。</p> <p>&nbsp;</p> <p><span class="h1"><strong>沙丘的認可</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據來測試這些理論，以Lap&ocirc;tre之前的工作為基礎，通過統計分析將波紋大小與大氣密度聯系起來。這是科學家們第一次使用來自這顆紅色星球的真實數據來測試，并證實了水動力學理論中的預測，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算機視覺模型，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例&mdash;&mdash;例如，城市街道照片中三個人、一輛公共汽車和兩輛汽車的輪廓。斯坦福大學的研究小組在一小部分圖像中手動標記了沙丘，然后使用這些例子訓練模型來檢測沙丘輪廓，并估計火星表面大部分沙丘的大小。</p> <p>&nbsp;</p> <p>作者分析了這個龐大的新數據集，以及火星大氣密度的計算。他們發(fā)現，奇怪的中等大小的波根本不是撞擊的漣漪。相反，火星上獨特的結構更像微型沙丘，在某一點上停止生長，因為預測的異?；蛄黧w狀氣流的變化出現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地質科學博士后，從事這項研究。&ldquo;這是有道理的，因為形成沖擊漣漪的機制與大氣的性質關系不大，而與沙子運輸的機制關系更大。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>Lap&ocirc;tre說:&ldquo;現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，不代表指南者留學態(tài)度觀點。</p> </blockquote>