火星河网与塔里木盆地河网形态特征比较

2021/07/13 |编辑|

    Evros Vallis位于火星地形南北分界处附近,呈东西走向,全长约800km(图1)。该区域内受到强烈的后期地质改造作用,有些撞击坑坑壁、坑缘以及溅射席上能够观测到水流侵蚀后形成的明显的河谷和冲沟。

图 1 火星Evros Vallis流域


    塔里木盆地的流水和风沙地貌与火星上目前观察到的典型地貌十分相似,是一个潜在的可开展火星环境演化和气候变迁等类比研究的理想场所。开都河(图2)和克里雅河(图3)位于塔里木盆地内部,前者以降水补给为主,后者以冰川融雪补给为主。

图 2 塔里木盆地开都河流域


图 3 塔里木盆地克里雅河流域


    本研究主要采用Evros Vallis流域、开都河流域和克里雅河流域的高程和影像数据。首先基于高分辨率遥感影像人工识别和提取火星Evros Vallis,以及塔里木盆地的开都河和克里雅河流域内的干流和主要支流的矢量数据;接下来按照图4所示流程提取河网水系,然后进一步计算并比较它们的形态特征参数(包括平均河长、平均弯曲系数、河网密度、河道密度、河道比降、河网分维数等)。

图 4 河网水系提取流程


    从形态上看,Evros Vallis和开都河均具有类似树枝状的水系,说明二者地表抗侵蚀能力较弱。Evros Vallis流域和开都河流域的河网分维数分别为1.63和1.70(表1),说明这两个流域的地貌发育处于幼年期刚刚结束,壮年期才开始的阶段。但是Evros Vallis流域的河网密度和河道密度远小于开都河流域,说明Evros Vallis流域的整体发育程度小于开都河流域。

    图 5(a)显示Evros Vallis干流纵剖面中存在局部起伏,但其整体下凹趋势依然十分清晰。图5(b)显示整个开都河干流纵剖面整体形态可划分为两部分。Evros Vallis干流河道纵剖面可被指数函数拟合(回归系数为0.9523),开都河干流的两段纵剖面也均可由指数函数拟合(回归系数分别为0.9757和0.9784),表明两个流域的河流地貌开始逐渐由壮年早期向壮年期过渡,这与河网分维数揭示的整个流域的地貌发育处于幼年期刚结束,壮年期才开始的结论相吻合。

图 5 火星Evros Vallis和开都河流域干流河道纵剖面


    以上对比研究表明Evros Vallis的形态特征与地球上自然形成的以降水为主要补给的开都河流域的特征参数非常相似,此外,其干流中下游河道内还能观察到泥裂和壁垒撞击坑(图6)。这些形态和形貌特征强烈暗示它是长期水流冲刷侵蚀形成。研究成果对于深入了解火星早期气候条件有重要启示意义。

图 6 火星Evros Vallis干流下游河道观察到的泥裂(左)及壁垒撞击坑(右)


 

附相关文章:


Gou, S., Z. Yue, K. Di, Y. Xu, 2019. Comparative study between rivers in Tarim Basin in northwest China and Evros Vallis on Mars,Icarus, 328: 127-140.

芶盛, 岳宗玉, 邸凯昌, 徐懿. 2018. 火星Evros Vallis与塔里木盆地开都河流域河网形态和水文特征比较研究,遥感学报, 22(2): 313-323.

   

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