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从海岸线变形看火星上海洋的时间

自然体积555，页面643 - 646 (2018）引用本文

主题

摘要

广泛的证据表明古代火星海洋的存在1，2，3.，4，5，6，7，8．最引人注目的是北部平原上假定的古代海岸线2，7．然而，这些海岸线并没有遵循一个等势表面，这已经被用来挑战它们是通过早期海洋形成的概念9因此质疑这样一个海洋的存在。海岸线偏离恒定的高度可以用塔尔西斯形成后发生的真正的极移来解释10这是一个火山省，主导着火星的重力和地形。然而，只有当塔尔西斯形成于远离赤道的地方时，来自海洋的表面载荷才能驱动极地漂移10大多数证据表明塔尔西斯是在赤道附近形成的11，12，13，14，15，这意味着目前还没有任何解释解释海岸线偏离了与我们对火星的地球物理认识一致的等势。在这里，我们证明了海岸线地形的变化可以用塔尔西斯的就位引起的变形来解释。我们发现，海岸线一定是在塔尔西斯就位之前和期间形成的，而不是像之前假设的那样在就位之后形成的。我们的研究结果表明，火星上的海洋形成较早，与山谷网络同时形成15，并指出了火星上海洋的演化与塔尔西斯火山活动的开始和衰落之间的密切关系，对早期火星的地质、水文循环和气候具有广泛的意义。

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图1:阿拉伯海岸线地形与海岸线变形模型的比较。
图2:Deuteronilus岸线地形与岸线变形模型的比较。
图3:相对于当前地形的海岸线位置，由于塔尔西斯/TPW造成的变形，以及计算出的海洋范围。

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下载参考

确认

我们感谢J. T. Perron为阿拉伯海岸线提供的数据(最初来自参考文献。7)，以及m.a. Ivanov为Deuteronilus和Isidis海岸线提供数据。我们感谢I. Matsuyama对本研究的讨论。R.I.C.和M.M.由美国国家科学基金会EAR-1135382资助。D.J.H.得到了米勒科学基础研究所的支持。

作者信息

作者及隶属关系

  1. 美国加州大学伯克利分校地球与行星科学系

    Robert I. Citron, Michael Manga和Douglas J. Hemingway

  2. 美国加州大学伯克利分校综合行星科学中心

    Robert I. Citron, Michael Manga和Douglas J. Hemingway

作者
  1. 罗伯特·i·香橼
    查看作者出版物

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  2. 迈克尔漫画
    查看作者出版物

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  3. 道格拉斯·海明威
    查看作者出版物

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贡献

作者讨论了研究思路、方法和结果的解释。R.I.C.和M.M.根据D.J.H.的输入提出了这个假设。R.I.C.进行了计算，并在M.M.和D.J.H.的指导、评论和修订下撰写了手稿

相应的作者

对应到罗伯特·i·香橼．

道德声明

相互竞争的利益

作者声明没有相互竞争的经济利益。

额外的信息

审核人信息自然感谢S. Bouley和M. Zuber对这项工作的同行评审所作的贡献。

出版商注:施普林格《自然》杂志对出版的地图和机构从属关系中的管辖权主张保持中立。

扩展的数据图形和表格

扩展数据图1根据Tharsis地层的位置说明后Tharsis TPW的可行性。

一个- - - - - -c，塔尔西斯(橙色地带)形成于远离古赤道(一个)，导致大规模的TPW，因为行星重新定向，因此塔尔西斯位于赤道(b)．在重新定位后，化石隆起远离当前的赤道隆起，使得旋转极足够不稳定，允许海洋载荷(蓝色区域)导致随后的TPW沿着从塔尔西斯(Tharsis) 90°的弧线(c，蓝色虚线)10．d- - - - - -f，塔尔西斯也形成于古赤道附近(d)，导致TPW有限(约20°)(e)．赤道附近化石隆起的位置稳定了地球，抵御了随后由海洋和其他表面载荷引起的TPW (f,请参阅补充图1ref。10)．赤道附近的塔尔西斯的形成得到了参考资料的支持14而且15．

图2海岸线位置图、MOLA地形图和塔尔西斯变形图。

阿拉伯(洋红色)海岸线数据来自参考文献。10(数据来自参考文献。7)．Deuteronilus(白色)和Isidis(青色)海岸线数据和区域名称来自参考文献。18．塔尔西斯对火星地形的贡献达到5度(式(2))显示为1公里深灰色等高线(虚线为负)。

图3弹性岩石圈厚度对Tharsis变形的影响。

一个，当前阿拉伯岸线地形与TPW和Tharsis变形引起的位移相比(式(3))。塔西斯重力系数和形状系数分别计算Te= 26公里，58公里和92公里(见方法)，每个都产生相应的最佳拟合偏移Z和错误σrms．虚线显示了当海岸线形成后添加塔尔西斯地形的百分比允许以一个因素变化时的最佳拟合C．实线假设塔尔西斯地形100%是在海岸线形成后侵位的(C= 1)。b， Deuteronilus岸线地形与Tharsis加载下的最佳拟合位移(式(4))进行比较Te= 26公里，58公里和92公里。

图4 Isidis岸线地形与岸线变形模型对比

当前伊西迪斯岸线地形(高程数据来自参考文献。18)与Perron相比等．10模型Te= 200 km和我们的塔尔西斯部分侵位变形模型(0.17∆T塔西斯高地−3.95 km)。伊西迪斯海岸线的地形可以用乌托邦盆地的后续加载来解释(见方法)。海岸线的起点是(82.32°E, 7.36°N)，靠近西南(SW)边缘，海岸线数据沿顺时针方向通过东北(NE)边缘。

图5海洋荷载作用下板块弯曲对岸线地形的影响。

目前的海岸线标高与阿拉伯海岸线的位移标高(一个)、申特罗尼路海岸线(b)和伊西迪斯海岸线(c)．

补充信息

补充信息

此文件包含分析中使用的Tharsis的重力和形状系数(XLSX 11 kb)

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引用本文

香橼，R.， Manga, M.和海明威，D.从海岸线变形的火星上海洋的时间。自然555， 643-646(2018)。https://doi.org/10.1038/nature26144

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