人工智能协助天文学家解读火星50万条地表痕迹

  持续困扰天文学界数十年的火星之谜可能最终将被解开！自20 世纪70 年代以来，火星上发现的条纹状斜坡曾被怀疑是咸水和潜在宜居性的迹象，现在被认为是由风、撞击或岩石移动引发的干尘雪崩的结果。

  欧洲航天局ExoMars痕量气体轨道器上的彩色立体表面成像系统（CaSSIS）拍摄的奥林匹斯山光环斜坡上覆盖着明暗条纹。该图像覆盖面积约50平方公里，拍摄于2024年10月3日。火星位置：北纬26.5°，东经223.8°。CaSSIS图像MY37_030618_155_3。图片来源：ESA

  奥林匹斯山上的神秘条纹

  奇异的暗光条纹覆盖着火星最大火山奥林匹斯山附近的山坡。欧洲航天局ExoMars痕量气体轨道器上搭载的一台名为CaSSIS的相机捕捉到了这些痕迹，细节令人惊叹。

  几十年来，科学家们一直被这些巨大的图案所吸引，它们看起来就像有人拖着一把巨大的扫帚扫过火星表面。

  这些条纹更加神秘，因为它们的出现和消失毫无预兆。有些条纹几个月内就会消失，而有些则会持续数年。它们的亮度和颜色会随着季节的变化而变化，并出现在火星两个半球的山坡上。

  "维京时代"的初见

  这些条纹的首批图像是由美国宇航局的“海盗”号轨道飞行器在20世纪70年代拍摄到的。这些图像揭示了沿着倾斜地形延伸数百米的狭长痕迹。从那时起，科学家们一直在争论这些条纹的成因，以及它们是否与水甚至生命有关。

  一个长期存在的理论认为，它们是由咸水或盐水流动形成的。如果这一理论属实，那就意味着即使在火星极寒的环境下，也可能存在小块潜在的宜居环境。

  但现在，伯尔尼大学和布朗大学研究人员的一项新研究提出了不同的解释。该研究发表在《自然通讯》杂志上，表明这些条纹根本不是由水造成的。

  相反，科学家们认为，这些图案是风和尘埃等干燥过程的产物。这些引人注目的图案可能是由火星尘埃顺着山坡滑落形成的，而非海水流动造成的。

  欧空局火星微量气体轨道器上的CaSSIS相机捕捉到阿拉伯高原火星尘土飞扬的表面，呈现出类似手指状的暗色斜坡条纹。图片来源：NASA

  分析50万条条纹

  研究人员采用机器学习算法对美国宇航局火星勘测轨道飞行器 ( MRO ) 拍摄的 86000 多张卫星图像中的斜坡条纹进行扫描和分类。

  科学家们将数十年的轨道数据与深度学习的神经网络相结合，绘制了一幅包含近50万条火星条纹特征的全球地图。这项新研究创建了迄今为止火星上此类特征的最大数据库。

  该团队还利用其他绕火星运行的相机，例如欧空局痕量气体轨道器上的 CaSSIS 成像仪和火星勘测轨道飞行器的 HiRISE，以高分辨率收集更多颜色信息，并监测条纹随时间的变化情况。

  数十万个案例的相关性帮助该团队为一场持续数十年的争论提供了新的线索。由于没有水存在的证据，科学家们得出结论，火星上条纹状斜坡的形成是干燥过程，而非液体流动。

  灰尘、风和撞击

  研究发现，这些蜿蜒的地貌很可能是在细尘层突然从陡峭的地形上滑落时形成的。多种触发因素都可能引发这一过程，例如岩石坠落、小型流星体撞击，或阵风引发的冲击波和松散的尘埃。

  为了凸显这些特征，这些 CaSSIS 图像中的对比度被拉伸——在组合它们以生成发布的图像之前，图像在每种颜色的最小亮度和最大亮度之间重新缩放。

  ExoMars 的持续探索

  欧空局的火星微量气体轨道器（ExoMars Trace Gas Orbiter）持续从轨道拍摄火星图像，以了解其古老的历史和潜在的宜居性。该航天器传回了壮观的图像，提供了最佳的大气气体清单，并绘制了火星表面富含水的位置图。

  了解火星上水的历史以及它是否曾经允许生命繁衍生息是欧空局 ExoMars 任务的核心。