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在夏威夷,就像在火星上一样,熔岩管在表面下隐藏着秘密

加入一场模拟火星任务,研究人员在激动人心的舱外活动(EVA)中探索熔岩管洞穴并采集地质样本。

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我们遇到的第一个熔岩管很大,但如果没有专业设备就无法进入。来源:Kate Greene

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在这场模拟火星任务中,我们大部分时间都在一个测地线圆顶内度过。我们进行研究,为我们的食物研究准备和记录餐食,做家务,并填写心理和行为调查问卷。因此,不难想象,冒险的机会很难得。但本周三,我们三个人尽力而为。

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我们穿上绿色的宇航服模拟器,去徒步旅行。两个半小时里,我们在住所东面崎岖易碎的熔岩石上攀爬。我们走到坑的边缘,向陡峭的落差处窥视。我们还考察了一个附近的熔岩管洞穴,这是多年前由巨大的熔岩流形成的。

熔岩管天窗

这样的散步被称为EVA,即舱外活动。周三的EVA有一个特定目标:探索住所附近的洞穴和腔体。从技术上讲,这些被称为熔岩管和天窗,我们的船员地质学家Oleg Abramov对这些结构很感兴趣。

在地球上,Oleg是位于亚利桑那州弗拉格斯塔夫的美国地质调查局(USGS)天体地质学分支的研究空间科学家。在这里的模拟火星上,他负责规划和领导地质EVA。在这次EVA中,这是我们迄今为止最长、最大胆的一次,Oleg的目的是收集样本。他想更深入地了解该地区的地质情况,包括熔岩的成分以及我们在该地区许多岩石上看到的白色涂层。

此外,他还希望对他在Google Earth/模拟火星上发现的许多天窗进行卫星图像实地考察。他希望地面上的这些洞能提供通往下方熔岩管洞穴的通道。

NASA的火星勘测轨道飞行器拍摄了这张火星上巨大的盾状火山Pavonis Mons的一个洞穴天窗的照片。这个坑大约有180米宽。(来源:NASA/JPL/亚利桑那大学)

NASA/JPL/University of Arizona

火星上的洞穴

得益于卫星图像,我们现在知道火星和月球也都有熔岩管和天窗。这些洞穴和坑很可能是以与地球上相同的方式形成的。当熔岩流经一个通道时,其暴露在空气中的上层会冷却并形成一层外壳。下方,更热的熔岩继续流动,直到流尽,留下一个管状洞穴。当熔岩管顶部塌陷时,就会形成天窗。

有时,这些顶部会坍塌,完全堵塞通往洞穴的通道。其他时候,它们会干净地脱落,留下带有危险、可能不稳定的悬挑的坑。但偶尔,岩石会以一种可以无障碍进入熔岩雕刻隧道的方式落下。

火星和月球上的洞穴和天窗最近引起了研究人员的关注,他们热衷于寻找建造地外栖息地的最佳地点(以及寻找地外——很可能是微生物——生命)。地下的温度比地表变化要小。此外,洞穴可以防止辐射;地下栖息地就不需要笨重昂贵的辐射屏蔽。

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成功的坑

但我们这周的EVA并非寻找新的居住地。我们只是想探索并收集一些地质样本。我们遇到的第一个坑是一个巨大的地面裂缝。里面,一个洞穴口大约有20米高。不幸的是,天窗的边缘太危险了,我们穿着笨重的宇航服模拟器,又没有绳降装备,无法下去。

下一个天窗小一些,直径约五米,但其边缘似乎不稳定。我们看不到熔岩管的入口,只能走近到能感觉到这一落差将是惊人的。我们给它起了个亲切的名字——死亡之坑。

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科学官Yajaira Sierra-Sastre在熔岩管入口处。(来源:Kate Greene)

Kate Greene

在经过几个其他无法进入的天窗后,我们遇到了一个相当浅的天窗,它有一个易于进入的熔岩管开口。Oleg、Yajaira Sierra-Sastre(我们的科学官)和我小心翼翼地走了进去。去年九月,考古学家在住所附近的一个熔岩管中发现了疑似古代夏威夷墓葬遗址

发现了人类遗骸、一个炉灶和库库伊坚果壳。考虑到可能打扰这样的遗址,我们待在入口附近,寻找先前人类活动的迹象。没有发现,所以Oleg收集了岩石上的白色涂层样本,而Yajaira和我则拍摄了照片和视频来记录这个结构。

在返回住所的路上,我们又遇到了一些天窗和一个又一个死亡之坑。我们没有逗留,也没有靠得太近。我们的返程很慢,大部分时间都在走在凝固的粗糙熔岩流上。这些熔岩流可以呈现出各种各样的外观:像被揉皱后冻结在原地的厚重织物,像粗大的石化绳索,或者像一堆破碎的餐盘。

我们还艰难地穿越了一条aʻā熔岩流,这种熔岩又尖又利又脆。我们与圆顶之间的最后挑战是一个由细小颗粒状石头组成的火山渣脊,需要陡峭地上上下下。

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前进两步,后退一步。在不平坦、可能扭伤脚踝的地形上似乎过了一个世纪后,我们终于到家了。我们安全、健康地抵达,并对这次探索机会心存感激。

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