火星冲沟

标注出主要部位的冲沟图像，火星冲沟的主要部分为沟头凹坑、沟道和冲积扇。由于这条冲沟上面没有陨石坑，被认为它相当年轻。该张照片为HiWish计划下高分辨率成像科学设备拍摄于法厄同区。

位于牛顿陨击坑西面一座陨坑北侧坡上的一组冲沟，一条冲沟的沟头凹坑和冲积扇均被标出。这些冲沟与坡底的冰碛状垄脊有关，表明它们形成于现在没有流冰的地方。请注意，它们切入进比粗糙的底层更平整的覆盖层。该照片由火星全球探勘者号拍摄。

在发现后，人们提出了许多假说来解释这些冲沟[12]，然而，与通常的科学进展一样，当进行更多的观察、使用其他工具及应用统计分析时，有一些想法变得比其他的更可信。尽管部分冲沟与地球上的泥石流相似，但人们发现，很多冲沟所处的斜坡并不够陡峭，不适合典型的泥石流。计算表明，气压和温度也不适合液态二氧化碳。此外，冲沟蜿蜒的形状表明，流体比泥石流或液态二氧化碳喷发产生的流速要慢。液态二氧化碳会在稀薄的火星大气中从地面爆炸出来，由于液态二氧化碳会将物质抛掷到100米以上，因此通道应该是不连续的，但实际情况并非如此[13]。最终，所有的假设范围被都缩小至或是来自含水层的液态水、或是古老冰川（或积雪）底部融化，甚或是气候变暖导致的地面冰融化[13][14]。

高分辨率成像科学设备拍摄的特写照片，显示了支持流体参与的细节。图像显示，这些流道形成过多次，在较大的山谷中发现了较小的流道，这表明在一座山谷形成之后，另一座山谷在后来才形成。许多案例表明，这些流道在不同时间有不同的流径。在一些流道中，类似泪滴状的流线型岛屿很常见[15]。下面一组冲沟图片中的解说，说明了一些使研究人员认为水至少参与了部分冲沟形成的形状。

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  HiWish计划下高分辨率成像科学设备显示的阿西达里亚海区一座陨坑坡壁上的冲沟。
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  HiWish计划下高分辨率成像科学设备拍摄的阿西达里亚海区冲沟特写。该图片显示了许多流线型形状的结构和一些沿流道的阶坎。这些特征表明是由流水所形成，当水位缓慢下降并保持一段时间后，通常会形成阶坎。注意：这是前一幅图像的放大版。
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  HiWish计划下高分辨率成像科学设备显示的法厄同区陨石坑中的冲沟。
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  冲沟中流道的特写，显示流道的路径随时间而变化，这一特征表明它形成于携带着大量沉积物的流水中。该照片为HiWish计划下高分辨率成像科学设备拍摄于阿西达里亚海区。注意这是之前法厄同区照片的放大版。
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  HiWish计划下高分辨率成像科学设备显示的埃里达尼亚区一座陨坑中的冲沟。
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  陨石坑中的冲沟特写显示了阿西达里亚海区更大山谷中的河道和河曲部位。这些特征表明它们是由流水形成的。注：这是上一幅HiWish计划下高分辨率成像科学设备所拍摄图像的放大版。

然而，更多的研究开启了其他可能性，2010年10月发布的一项研究表明，一些沙丘上的冲沟可能为寒冷冬季月份中积聚的固体二氧化碳霜所致[16][17]。

2014年7月10日，美国宇航局报告说，火星表面冲沟主要是由二氧化碳（CO2冰或“干冰”）季节性霜冻形成的，而不是如前所述的液态水成因[11]。

这些冲沟的确切成因/起因仍在讨论中，一项复查了54000多幅背景图像（覆盖了火星表面85%区域）的研究结果[18]，支持地面冰或积雪融化为冲沟形成的主要原因。

倾角变化如何影响气候

据估计，几百万年前，火星自转轴的倾斜度为45度，而不是现在的25度[67]。它的倾斜度，也被称为倾角，变化很大，因为它的两颗小卫星无法像我们相对较大的月球那样能稳定住火星[30][68]。在这种高倾斜时期，夏季的太阳光直射中纬度陨石坑表面，因此火星表面保持干燥。

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  在火星倾斜度较高时，阳光的直射阻止了雪在中纬度陨石坑中堆积。

请注意，在高度倾斜时，两极极冠消失，大气层变厚，大气中水分上升。这些条件导致表面出现雪和霜。然而，当白天变暖时，任何在晚上和白天较冷时落下的积雪都会消失。

随着秋天的临近，情况就大不相同了，因为面向极点的斜坡全天都处在背阴中，背阴的环境使雪在秋季和冬季产生累积。

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  中纬度陨石坑面向极点一面的背阴坡促进了雪的堆积。注意：由于尘埃的混合，雪将由灰色变为黑色。
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  在冬季，陨坑中面向极地的一侧已堆积了大量的雪。随着季节的变暖，这些积雪将融化并冲刷出冲沟。

进入春季以后，随着地面的升温和大气压的升高，在某天的某个时刻积雪会融化为液态水，可能有足够量的水通过侵蚀形成冲沟[26]；又或水可能渗入地面，然后作为泥石流向下移动。地球上由此过程形成的沟壑类似于火星上的冲沟。

火星自转轴倾斜度的巨幅变化既解释了冲沟与某些纬度带的紧密关系，也解释了绝大多数冲沟存在于面向极点的背阴坡上这一事实。模型支持了这样一种观点，即高倾角年代的气压/温度变化足以使液态水在冲沟常见的地方保持稳定。

2015年1月发表的研究表明，这些季节性变化可能发生在过去的200万年内（40万至200万年前），为水冰融化形成冲沟创造了合适的条件[69][70]。

火星上同一地点，轮廓鲜明的新冲沟（蓝色箭头）和已退化的旧冲沟（金色），这些情况表明，过去200万年内气候发生了周期性变化。

在一些陡峭的坡壁上，除了冲沟外，还显示有其他的特征。一些冲沟底部可能有弯曲的突脊或洼地，这些已被命名为“铲形洼地”（spatulate depressions）。在火星气候循环的某些阶段，冰经常沿坡体，像陨坑壁堆积。在气候变化时，这些冰可以升华成稀薄的火星大气。升华是指物质直接从固态转变为气态，地球上的干冰就是如此，因此，当陡壁底部的冰升华时，就会产生铲形洼地。此外，更多的冰会从陡坡高处向下滑动，这种流体将推高表面的岩石碎屑，从而形成一道道的横向瓦楞，这种构造被称为“搓板地形”，因为它们类似于旧搓板[71]。在下面的高分辨率成像科学设备图像中，显示了冲沟的部分区域以及一些与冲沟相关的特征。

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  高分辨率成像科学设备拍摄的陨石坑全景图，显示了冲沟和其他特征。
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  高分辨率成像科学设备显示的标有“铲形洼地”和其他特征的陨石坑近景图，注：这是前一幅图像的放大版。[72]。
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  高分辨率成像科学设备显示的标有“搓板地形”和其他特征的陨石坑近景图，注：这是之前图像的放大版。搓板地形形成于冲沟的冲积扇之前，因为冲积扇穿过了搓板地形[72]。
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  HiWish计划下高分辨率成像科学设备显示的法厄同区陨石坑中的冲沟，可看到铲形洼地。
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  HiWish计划下高分辨率成像科学设备显示的挪亚区冲沟，可看到铲状洼地。
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  HiWish计划下高分辨率成像科学设备拍摄的阿西达里亚海区冲沟中的河道特写，显示河道的流径随时间而变化。该特征表明它形成于高含沙量的流水中。注：这是法厄同区中先前图像的放大版。

法厄同区的冲沟

法厄同区是许多冲沟的所在地，这些冲沟可能是由最近的流水冲刷而成，而有些则是发现于戈耳贡混沌[73][74]以及靠近大型的哥白尼和牛顿陨击坑附近的陨坑中[75][76]。

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  火星轨道器相机公共目标计划下火星全球探勘者号拍摄的于牛顿陨击坑以西一座陨坑北壁上的一组冲沟（南纬41.3047度，东经192.89度）。
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  高分辨率成像科学设备显示的亚特兰提斯混沌，点击图片可查看覆盖层和可能的冲沟，这两幅图像为原始图像中的不同部分，各有不同的尺度。
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  高分辨率成像科学设备显示的冲沟，请注意河道如何弯曲绕过障碍物的。
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  后面紧随的三幅系列图像的MOLA背景图。
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  HiWish计划下高分辨率成像科学设备显示的凹槽和附近陨石坑中的冲沟，比例尺长度为500米。
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  HiWish计划下高分辨率成像科学设备显示的陨石坑中的冲沟特写。
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  HiWish计划下高分辨率成像科学设备拍摄的凹槽中的冲沟特写，这些为火星上可看到的一些较小冲沟。
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  HiWish计划下高分辨率成像科学设备显示的牛顿陨击坑附近的冲沟，一处为古老冰川的地方被注出。
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  HiWish计划下高分辨率成像科学设备拍摄的塞壬高地一座陨坑中的冲沟。
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  HiWish计划下高分辨率成像科学设备显示的塞壬高地陨坑中带有前冰川残迹的冲沟。
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  HiWish计划下高分辨率成像科学设备显示的牛顿陨击坑附近的冲沟。
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  HiWish计划下高分辨率成像科学设备显示的塞壬高地一座陨坑中的冲沟。
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  HiWish计划下高分辨率成像科学设备拍摄的冲沟特写，显示了多条沟道和图案地面。

埃里达尼亚区的冲沟

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  火星轨道器相机公共目标计划下火星全球探勘者号拍摄的埃里达尼亚区开普勒大陨击坑以北，一座陨坑内的冲沟。此外，在图中右侧，还有一处舌状特征，可能是残存的古冰川遗迹。
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  HiWish计划下高分辨率成像科学设备显示的冲沟图像，比例尺长度为500米。
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  HiWish计划下高分辨率成像科学设备显示的埃里达尼亚区一处坡壁上的冲沟及层状覆盖物。
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  HiWish计划下高分辨率成像科学设备显示的冲沟。
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  HiWish计划下高分辨率成像科学设备显示的前一幅照片中一些冲沟的特写。
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  HiWish计划下高分辨率成像科学设备拍摄的前一图中其中一条冲沟的冲积扇特写。
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  HiWish计划下高分辨率成像科学设备显示的陨坑中两条不同高度的冲沟。
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  HiWish计划下高分辨率成像科学设备显示的带有冲沟的陨石坑。
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  HiWish计划下高分辨率成像科学设备显示的带有冲沟的陨石坑。

阿耳古瑞区的冲沟

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  高分辨率成像科学设备显示的杰札撞击坑，北侧坡（顶部）有冲沟，暗纹为尘暴痕迹。比例尺长度500米。
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  HiWish计划下高分辨率成像科学设备显示的遍布着冲沟、冲积扇和凹洞的阿耳古瑞区地貌，下面是该图像部分区域的放大图。
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  HiWish计划下高分辨率成像科学设备显示数层冲积扇，这些扇区的位置已在前一图中标出。
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  HiWish计划下高分辨率成像科学设备显示的涅瑞达山脉中的冲沟。
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  HiWish计划下高分辨率成像科学设备拍摄的阿尔汉格尔斯基撞击坑中冲沟全景图。
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  HiWish计划下高分辨率成像科学设备拍摄的阿尔汉格尔斯基撞击坑冲沟里的小沟道近景图，在右侧可看到多边形形状的图案地面。注：这是前一幅阿尔汉格尔斯基撞击坑照片的放大版。
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  HiWish计划下高分辨率成像科学设备拍摄的冲沟特写显示了一条穿过冲积扇的河道。注：这是前一幅阿尔汉格尔斯基撞击坑照片的放大图。

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  HiWish计划下高分辨率成像科学设备显示的陨石坑中的冲沟。
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  上一幅图片的冲沟近景图，沟道非常弯曲。由于冲沟中的沟道常呈现弯曲状，因此被认为它们形成于流水，如今则认为可能是由大块干冰所导致。该图像来自HiWish计划下高分辨率成像科学设备所拍摄。
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  HiWish计划下高分辨率成像科学设备显示的一座土墩二侧坡上的冲沟。

陶玛西亚区的冲沟

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  HiWish计划下高分辨率成像科学设备显示的一座土墩两侧的冲沟。
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  前一图像部分区域的放大，显示了较大冲沟中的小冲沟，水可能不止一次地流入这些沟壑。

阿西达里亚海区的冲沟

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  HiWish计划下高分辨率成像科学设备显示的班贝格陨击坑中的冲沟和大规模土石流。在下二幅图片中，冲沟将被放大。
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  HiWish计划下高分辨率成像科学设备显示的冲沟特写。
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  同一照片中的另一条冲沟特写。
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  HiWish计划下高分辨率成像科学设备显示的冲沟。
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  HiWish计划下高分辨率成像科学设备显示的一座陨坑中的冲沟。
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  前一图像中的陨坑冲沟的特写。
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  HiWish计划下高分辨率成像科学设备显示的阿西达里亚海区一座陨坑坡壁上的冲沟。
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  HiWish计划下高分辨率成像科学设备拍摄的阿西达里亚海区冲沟特写。该图片显示了许多流线型状的结构和一些沿河道的阶坎，这些特征表明是由流水形成的。当水位缓慢下降并保持一段时间时，通常会形成阶坎。注意：这是前一幅图像的放大版。

阿耳卡狄亚区的冲沟

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  在该幅HiWish计划下高分辨率成像科学设备拍摄的图像中可看到发源于不同高度的各种冲沟。
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  上图中放大的小部分区域显示了沿冲沟河道延伸的阶坎，当一条新沟道穿过旧表层时，便会形成阶坎，这意味着冲沟不是在一次事件中形成的，水在该地方一定不止流过一次。
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  HiWish计划下高分辨率成像科学设备显示的陨坑中的冲沟，有些看上去很年轻，其它的则已很久远。
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  HiWish计划下高分辨率成像科学设备显示的滕比高地以北，分布在桌山坡上的冲沟。
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  HiWish计划下高分辨率成像科学设备显示的冲积扇近景，注：这是前一幅图像的放大版。
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  HiWish计划下高分辨率成像科学设备显示的沟头壁凹近景，注：这是前一幅图像的放大版。
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  HiWish计划下高分辨率成像科学设备显示的桌山坡上的冲沟。

狄阿克里亚区的冲沟

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  HiWish计划下高分辨率成像科学设备拍摄的冲沟群全景图，注：下图是该图像部分区域的放大。
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  HiWish计划下高分辨率成像科学设备的冲沟近景图。

挪亚区的冲沟

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  HiWish计划下高分辨率成像科学设备显示的陨坑坡壁上的冲沟。
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  高分辨率成像科学设备显示的阿西莫夫撞击坑内土墩上的冲沟。

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  HiWish计划下高分辨率成像科学设备拍摄的陨坑内冲沟和山脊全景图。
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  高分辨率成像科学设备显示的冲沟道近景，沟道形成了一些紧缩的河曲。
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  HiWish计划下高分辨率成像科学设备显示的冲沟道近景，箭头指向冲沟内的小冲沟。

卡西乌斯区的冲沟

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  HiWish计划下高分辨率成像科学设备显示的陨坑中的冲沟。
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  HiWish计划下高分辨率成像科学设备显示的卡西乌斯区的冰川和冲沟，部分研究人员认为冲沟出现在冰川之后。

伊斯墨诺斯湖区的冲沟

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  HiWish计划下高分辨率成像科学设备显示的前一幅图像的近景图。
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  HiWish计划下高分辨率成像科学设备拍摄的冲沟道的近景图，显示了其中流线型状的特征。

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  HiWish计划下高分辨率成像科学设备显示的李奥撞击坑的冲沟。
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  HiWish计划下高分辨率成像科学设备显示的陨坑的冲沟。
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  HiWish计划下高分辨率成像科学设备显示的冲沟。
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  HiWish计划下高分辨率成像科学设备显示的陨坑的冲沟近景图。
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  HiWish计划下高分辨率成像科学设备显示的陨坑的冲沟近景图。

雅庇吉亚区的冲沟

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  HiWish计划下高分辨率成像科学设备显示的陨坑中的冲沟。

希腊区的冲沟

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  HiWish计划下高分辨率成像科学设备显示的陨坑中的冲沟。
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  HiWish计划下高分辨率成像科学设备显示的陨坑中冲沟的近景图， 在近景图中可看到多边形地面。

在一些沙丘上发现的冲沟与其他地方的—如陨坑壁上的有些不同。沙丘上的冲沟似乎在很长一段距离内都保持相同的宽度，并常常以一座凹坑而不是冲积扇结束。它们通常只有数米宽，两侧有凸起的坡堤[77][78]。许多这样的冲沟发现于罗素陨击坑内的沙丘上。在冬季，干冰堆积在沙丘上，然后在春季出现黑点和往下坡生长的深色条纹。 干冰消失后，可看到新的流道。这些冲沟可能是由于干冰块沿陡坡向下滑造成的，也可能是干冰触发的沙流[79][80]。在火星稀薄的大气中，干冰往往能以强劲的势头喷出二氧化碳[81][77]。

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  高分辨率成像科学设备显示的罗素陨击坑内沙丘全景，可以看到许多狭窄的冲沟。
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  高分辨率成像科学设备拍摄的挪亚区罗素陨击坑内冲沟的末端，注：这些类冲沟通常不以冲积扇结束。
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  高分辨率成像科学设备拍摄的罗素陨击坑内冲沟末端近景图。
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  高分辨率成像科学设备拍摄的罗素陨击坑内冲沟末端彩色近景图。
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  高分辨率成像科学设备拍摄的沙丘上的冲沟。

• 阿耳古瑞区
• 火星气候
• 埃里达尼亚区
• 火星地质
• 法厄同区
• 火星复发斜坡线
• 陶玛西亚区
• 火星水文——行星火星上的水文

维基共享资源上的相关多媒体资源：火星冲沟

• （页面存档备份，存于） Video demonstrates how dry ice can form gullies on dunes
• NASA Astronomy Picture of the Day: 融化雪和火星冲沟 (21 February 2003)
• NASA Astronomy Picture of the Day: 火星冲沟 (23 June 2003)
• NASA Astronomy Picture of the Day: 火星上的干冰滑橇条纹 (17 June 2013)
• （页面存档备份，存于）涉及冲沟起源众多理论的一般性述评。
• Dickson, J; Head, J; Kreslavsky, M. (PDF). Icarus. 2007, 188 (2): 315–323 [2021-08-09]. Bibcode:2007Icar..188..315D. doi:10.1016/j.icarus.2006.11.020. （原始内容 (PDF)存档于2017-07-06）. Gives a good review of the history of the discovery of gullies.