加利福尼亚沙漠中的沙丘图案为研究人员绘制火星流沙提供了线索

快速阅读: 《The Conversation （英国）》消息，我和导师在阿尔戈多内斯沙丘采集数据，研究风成沉积构造。通过无人机和实地测量，对比地球与火星的沙丘特征，为未来火星探测提供线索。

我们两人小组给车装上了GPS、无人机、笔记本、样品袋、铲子和一种被亲切称为“勺铲”的平头铲。然后，我们驾驶租来的卡车从亚利桑那州尤马出发，开了30分钟，来到位于加利福尼亚州、亚利桑那州和墨西哥交界处的阿尔戈多内斯沙丘。那天阳光明媚，风势强劲。我们小心地驶入一条碎石小路，成为我们的道路。在经过一段虽颠簸但还算顺利的行程后，我们驶入了沙地，缓慢地向沙丘方向行驶，担心可能会陷入沙中。到达阿尔戈多内斯沙丘边缘后，我们停下来背上背包，然后开始徒步进入沙漠。

阿尔戈多内斯沙丘的粗粒和细粒沙子。劳伦·伯杰

那是2022年11月。作为一名德克萨斯A&M大学的硕士研究生，我正在与我的导师、地质学教授瑞安·埃文一起进行博士研究的一部分。我们正在寻找由风形成的粗粒沙波纹。沙波纹和沙丘都是风成沉积构造，即由风形成的地质特征。风成沉积构造在地球上以及太阳系各处都很常见，包括火星、金星、冥王星、土星卫星泰坦、海王星卫星特里顿和彗星67P号。这些地质特征是通过行星表面的遥感图像首次观察到的地貌之一，它们是可靠的风模式指示器。

在阿尔戈多内斯使用无人机。注意三脚架上的GPS，以及地面上的GPS目标，这也是无人机的降落点。瑞安·埃文亲自测量沙子的形态。

风成沉积构造的形状和形态可以揭示形成它们的环境条件。同一类型的两种尺寸的沉积构造，例如大沙丘上的小沙丘，被称为复合床形。我研究两个尺度上的复合床形——地球上的米级和厘米级的粗粒沙波纹，以及火星上的公里级和米级的沙丘。在阿尔戈多内斯，我测量了每个大型粗粒沙波纹的高度以及相邻波纹之间的距离。然后我们驾驶无人机低飞平稳地掠过沙波纹，以创建高分辨率照片。无人机数据使我们之后可以在我的办公桌前对沙波纹进行进一步测量。

那天，我学会了沙漠野外工作的基本规则：不要忘记带铁锹。否则，如果车辆陷入沙中，就像我们的车那样，你就得用手挖出来。幸运的是，一个经过的沙地越野车司机帮助了我们，我们及时回到了尤马吃晚餐。

阿尔戈多内斯沙丘的高分辨率无人机照片。劳伦·伯杰

我对火星的初次接触

我在大学二年级时第一次对风成沉积构造产生兴趣，当时我在美国国家航空航天局喷气推进实验室实习。我的工作是查看火星表面图像，然后标记出毅力号火星车可能着陆区域的沙波纹。我评估了沙波纹可能构成危险的区域——那些火星车可能会陷入沙中的地方，就像我们在阿尔戈多内斯的租用卡车所经历的一样。我在火星上标记了两年的沙波纹。但在标记的过程中，我对沙波纹形成的图案产生了浓厚的兴趣。

火星上一个潜在的复合沙丘。NASA/JPL-Caltech

现在，作为一名研究生和有志成为行星地质学家的学生，我的时间在野外工作和电脑前的工作之间分配。我在电脑前将无人机拍摄的阿尔戈多内斯照片拼接在一起，创建了整个研究区域的大图。然后，我查看由火星勘测轨道器的上下文成像仪拍摄的火星表面图像，寻找复合沙丘。科学家们已经了解地球的天气模式、沙粒大小和风的数据。通过测量两个星球上沉积构造的不同部分——如高度、形状和间距——我可以比较它们的相似性和差异性，从而找到关于火星风模式、沙粒和大气的线索。

慢慢地，当我听着吉卜力工作室的配乐时，我正在建立首个关于火星复合沙丘的数据库。

火星上的两个沙丘区域，都位于一个撞击坑内。NASA/JPL-Caltech

开发这个数据库对于提议的人类火星探测至关重要。尘暴很频繁，有些甚至可以环绕整个行星。了解风成沉积构造将帮助科学家确定基地的位置，以免被移动的沙子掩埋。

在一个离我们1.4亿英里远的星球上度过一个下午，看到美丽的地形，同时试图回答关于火星上复合沙丘的问题，这非常美妙。它们有多普遍？它们在哪里形成？它们与地球上的相比如何？我希望在获得地质学博士学位的过程中回答这些问题。

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