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火星表面类水系构造山谷网络提取研究综述.docx
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2023-02-23
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火星表面类水系构造山谷网络提取研究综述.docx
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摘要
火星南部高地的山谷网络长期以来被视为火星表面存在过流动水的有力证据,提取火星山谷网络有
助于估算火星历史上的水含量,探寻火星表面水演化历史。将火星山谷网络提取方法分为手工绘制
与自动提取两大类,对相关研究进行梳理,分析现有方法的特点并提出可能改进方向。
Abstract
The valley network in the southern highlands of Mars has long been considered as
the strong evidence for the presence of flowing water on its surface. Extracting the
valley network can help estimate water content in the history of Mars and explore
the evolution of water on the surface of Mars. We divide the extraction methods of
Mars valley network into two categories: manual rendering and automatic
extraction. We sort out the relevant researches, and analyze the characteristics of
the existing methods to propose possible improvement direction.
译
关键词
火星; 山谷网络; 数字高程模型(digital elevation model,DEM); 遥感影像
Keywords
Mars; valley network; digital elevation model (DEM); remote‐sensing image
译
火星是太阳系中距离地球较近,自然环境与地球最为类似的行星
[ 1]
。历史上,世界各国开展了一
系列火星探测活动,并将火星的古代水活动历史和宜居演化作为研究的重要内容
[ 2]
。中国首次火
星探测任务的一大科学目标便是研究火星水冰分布
[ 3]
。尽管目前火星表面环境大气压力与温度过
低,液态水无法存在,但从现有影像中可以看到,火星表面存在类水系构造,包括古河流、古湖泊、
三角洲等。其中, 火星南 部高地被数百个纵横的山谷分 割,这 些山谷长度可达数百甚 至数千 公里,
形成相互连接的网络。火星的山谷网络在视觉上与地球陆地河网水系十分相似,长期以来一直被视
作火星表面存在过流水活动的有力证据。由于可能蕴含火星表面水文系统和气候的相关信息,山谷
网络成为火星类水系构造的重要研究方向。
随着火星探测活动的持续进行,人们对山谷网络的成因和火星气候等方面的研究逐渐深入。科学家
们提出了多种不同的模型来解释山谷网络的形成,目前存在两种主流观点。传统观点认为,在约 40
亿年前的诺亚纪,火星气候温暖湿润,降水充沛,这些山谷网络是在地表径流的流水侵蚀作用下形
成的
[ 4,5 ]
。另一种观点认为,山谷是在地下水流失的作用下形成的
[ 6,7 ]
。而最新研究将山谷网络
形成假说扩展到冰下侵蚀,认为大多数山谷网络主要是在冰川作用下形成的
[ 8]
。
尽管山谷网络的形成机制仍然存在争议,但大多数研究都同意火星上的山谷与水有着高度的相关性,
山谷的形成可能涉及河流侵蚀、地下水侵蚀、冰川侵蚀和冰下侵蚀这些与水有关的地质过程。许多
学者基于山谷网络估算火星历史时期的水含量,进而研究火星古代气候与水演化历史。然而,由于
数据与方法不同,估算结果存在巨大差异。因此,准确提取火星表面山谷网络对构建火星的水系河
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