火星上的“脑珊瑚”搜索

火星勘测轨道飞行器自 2006 年以来一直在向地球发送红色星球的图像。在此期间，它传回了各种漫游车在表面爬行、凤凰号火星着陆器降落伞着陆以及行星地质学家渴望解释的许多奇特地貌的壮观照片。

该航天器的主摄像头——高分辨率成像科学实验 (HiRISE) 能够以每像素 30 厘米的分辨率生成图像。这足以分辨地表上的单个岩石，而这项能力也揭示了一些令人惊讶的发现。

其中之一是一片覆盖着类似大脑表面和脑形珊瑚的沟槽景观。这引发了“脑形珊瑚”如何在火星上形成的疑问。一些地质学家认为这是液态水活动的明确证据，但其他人则表示，升华等其他现象也可能负责。

当然，需要更多的例子来帮助更好地理解环境。

珊瑚问题

但有一个问题。在 15 年的时间里，火星勘测轨道飞行器传回了超过 50TB 的数据，每张图像的大小高达 1000 兆像素。脑形珊瑚可能只占火星表面的不到百分之一，因此找到它们是一项耗时且具有挑战性的任务，而人类迫切需要更高效的流程。

现在，位于帕萨迪纳的喷气推进实验室的凯尔·皮尔森（Kyle Pearson）及其同事说，他们已经训练了一个机器视觉系统来在 HiRISE 图像中寻找脑形珊瑚。该系统已经找到了数十个先前未知的脑形珊瑚地点，这应该有助于地质学家最终确定其确切的形成方式。

首先是一些背景。脑形珊瑚这个词可能比行星地质学家更熟悉海洋生物学家。它指的是某些类型的珊瑚，它们会生长成球状，表面有类似大脑的沟槽。火星勘测轨道飞行器发射后，行星地质学家借用了这个词来描述火星上类似的沟槽景观。

这些特征令人兴奋，因为在地球上发现了类似的构造，称为排序石圈。这些区域中的岩石碎片形成了近乎完美的圆形，通常在温度经常降至零度以下的冰川地区。

地质学家认为，这些圆圈是由岩石中水的冻结和解冻形成的。由于水在结冰时会膨胀，因此可以裂开岩石。长时期内持续的冻结、解冻和再冻结循环会使岩石分拣成自组织的图案，例如圆圈或脊。

在火星上发现类似的脊表明这里的岩石也可能经历水的持续冻结和再冻结。如果过去水对岩石进行了分拣，地质学家在研究这些区域时就需要意识到这一点。

这是一个想法，但脑形珊瑚可能以其他方式形成。例如，水在火星上比融化更常见地升华，而这个过程可能会留下碎裂、干燥的岩石，这也可能形成脑形珊瑚。

南极线索

区分由液态水和升华水形成的特征是困难的，尤其是在地球上，升华仅发生在南极洲干谷等地区，因此难以研究。

这种区分很重要，因为液态水是生命的关键因素，而寻找火星上可能存在液态水的地方是未来任务的重要目标。皮尔森等人说：“确定脑形珊瑚是否通过冻融循环形成，将揭示过去液态水的存在地点，并为寻找现存生命的宇宙生物学探索目标提供信息。”

皮尔森等人的工作应该有助于做出区分。该团队现在已经在火星上找到了 200 多个新形成的脑形珊瑚地点。“当我们开始这项研究时，我们只有两个手工标记的脑形珊瑚样本，”他们说。

这是一个显著的增长，应该有助于地质学家更详细地研究这个过程。皮尔森等人说：“由于全面分析提供了统计学上显著的数据，因此可以得出关于脑形珊瑚成因的结论。”

参考：使用深度学习绘制火星“脑形珊瑚”区域图：arxiv.org/abs/2311.12292