摘要
大型沉积盆地包含着地球历史的档案。目前还不知道火星上存在多大程度的类似盆地，因为很少有与地下有关的观测，而且很难确定埋藏的沉积物。在这里，我们用数值模拟的方法展示了火星表面丰富的地形脊网络的景观，可能代表着侵蚀窗口，进入了长时间积累的厚的、充满盆地的河流沉积物。我们使用了一个数值模型来驱动山坡蠕变和来自风的差异侵蚀，以模拟作用于盆地填充河流地层的类似火星的挖掘过程，这些地层是基于使用三维反射地震学成像的埋藏在地球墨西哥湾的地层。模拟得到了火星上显著的地貌，其中泥岩相对于砂岩通道带的优先侵蚀导致了交叉山脊的复杂模式的发展。我们的发现与现有的观点形成对比，认为脊状火星景观是薄皮表面沉积物，保存了快照时间的河流景观。相反，该模式产生的山脊横切图案反映了不同地层层面的河道体的掘出，暴露了50万年时间尺度积累的盆地地层。因此，我们提出火星上的河流脊可能暴露了一个长期存在的水过程档案。
这是订阅内容的预览，通过你的机构获取
访问选项
订阅自然+
立即在线访问《自然》和其他55种《自然》杂志
29.99美元
每月
订阅杂志
获得1年的完整期刊访问权限
119.00美元
每期仅需9.92美元
所有价格均为净价格。
增值税将在稍后的结帐中添加。
税金计算将在结账时完成。
买条
在ReadCube上获得时间限制或全文访问权限。
32.00美元
所有价格均为净价格。
数据可用性
用于生成实验结果的3D地震体可在加州理工学院的研究数据库中获得74．
代码的可用性
实验中使用的数值模型可以在加州理工学院的研究数据仓库中找到74．
参考文献
福曼，B. Z，海勒，P. L. & Clementz, m.t.古新世/始新世边界对全球突然变暖的河流响应。自然491, 92 - 95(2012)。
沉积盆地充填定量模型。沉积学47, 121 - 178(2000)。
现在是通往过去的钥匙吗?现代沉积盆地的全球特征。地质43, 643 - 646(2015)。
早期陆生植物胁迫下的冲积泥岩演化。科学359, 1022 - 1024(2018)。
Simms, A. R.， Anderson, J. B.， Milliken, K. T.， Taha, Z. P. & Wellner, J. S.墨西哥湾大陆架西北部氧同位素第2阶段(最后低位)层序边界的地貌与年龄。青烟。Soc。Lond。出版规范。27729-46(2007)。
带状铁形成的古生态意义。经济学。青烟。68, 1135 - 1143(1973)。
传票，R. E.等。火星有机和环境记录的保存:火星生物特征工作组的最终报告。天体生物学11, 157 - 181(2011)。
McMahon, S.等。一本在火星上寻找化石的野外指南。j .地球物理学。研究行星123, 1012 - 1040(2018)。
Goudge, t.a, Mohrig, D, Cardenas, b.t, Hughes, c.m. & Fassett, c.i.火星Jezero火山口三角洲河道沉积物的地层学和古水文。伊卡洛斯30158 - 75(2018)。
Grotzinger, J. P.等。火星盖尔陨石坑古湖泊沉积物的沉积、挖掘和古气候。科学350aac7575-aac7575(2015)。
Irwin, R. P.， Lewis, K. W.， Howard, A. D.和Grant, J. A.火星Eberswalde陨石坑的古水文。地貌学240, 83 - 101(2015)。
迪克森，J. L.，兰姆，M. P.，威廉姆斯，R. M. E.，海登，A. T.和费舍尔，W. W.火星早期沉积河流的全球分布。地质49, 504 - 509(2020)。
格罗青格，J. P.和米尔肯，R. E.火星沉积地质学。沉积地质学会https://doi.org/10.2110/pec.12.102(2012)。
马林，m.c. &埃吉特，K. S.火星全球测量员火星轨道飞行器照相机:星际巡航通过主要任务。j .地球物理学。Res。106, 23429 - 23570(2001)。
马林，m.c. &埃吉特，K. S.火星早期持续流动和水沉积的证据。科学302, 1931 - 1934(2003)。
埃吉特，K. S.等人。火星上的地层外沉积物循环。岩石圈https://doi.org/10.1130/GES02244.1(2020)。
埃吉特，K. S.和萨卡尔，R.在其他世界的卫星和航空图像中识别沉积岩的出现-来自火星的见解。远程Sens。134296(2021)。
卡特，l.m.等。火星Medusae Fossae地层浅层雷达测深观测。伊卡洛斯199, 295 - 302(2009)。
Banerdt, W. B.等。洞察号火星任务的初步结果。Geosci Nat。13, 183 - 189(2020)。
威廉姆斯，R. M. E. Jr，托马斯，C. C.和Eby, D. E.在犹他州中部挖掘出古河道——类似于火星上凸起的曲线特征。在犹他州中部:动态景观的多样地质221-235(犹他州地质协会，2007)。
卡德纳斯，B. T.， Mohrig, D. & Goudge, T. a .火星Aeolis Dorsa山谷填充物的河流地层:下游水体控制的基准面波动的证据。GSA的公牛。130, 484 - 498(2018)。
DiBiase, R. A.， Limaye, A. B.， Scheingross, J. S.， Fischer, W. W. & Lamb, M. P. Aeolis Dorsa的三角洲沉积:火星北部平原上存在固定水体的沉积证据。j .地球物理学。研究行星118, 1285 - 1302(2013)。
海登，a.t.等人。美国犹他州河道带反转形成的弯曲山脊，与火星有关。伊卡洛斯332, 92 - 110(2019)。
巴尔姆，m.r.等。Aram Dorsum:位于火星阿拉伯地的一个广泛的中诺亚纪河流沉积体系。j .地球物理学。研究行星125e2019JE006244(2020)。
Stack, K. M.等。火星盖尔陨石坑的莫里组的帕伦普山中有河流羽流沉积的证据。沉积学66, 1768 - 1802(2019)。
Day, M. & Kocurek, G.盖尔环形山风成景观的观测:从表面到轨道。伊卡洛斯28037 - 71(2016)。
美国莫里森组的河流蜿蜒脊:蜿蜒、陡坡后退及其对火星的影响。j .地球物理学。研究行星125e2020JE006470(2020)。
卡德纳斯，B. T.等。挖掘河道带的解剖:美国犹他州白垩纪雪松山组红宝石牧场段的河床形态到带尺度河流运动学。沉积学67, 3655 - 3682(2020)。
Zaki, a.s.， Pain, c.f, Edgett, K. S. & Castelltort, S.地球上河流脊的全球目录和适用于火星的教训。地球科学。牧师。216103561(2021)。
布彻，f.e.g.，康威，s.j.和阿诺德，n.s.火星上的多尔萨·阿金泰是埃斯克吗?伊卡洛斯275, 65 - 84(2016)。
Bleacher, J. E.等。高原和蜿蜒的山脊是火星东塔尔西斯平原熔岩流膨胀的指纹。j . Volcanol。地热。Res。34229-46(2017)。
Milliken, K. T.， Blum, m.d .， sneden, J. W. & Galloway, W. E.应用河流尺度关系重建墨西哥湾白垩纪和古新世流域演化和沉积路径。岩石圈14, 749 - 767(2018)。
利用甜度在三维地震资料中的通道探测。美国石油地质学家协会公报92, 733 - 742(2008)。
Straub, K. M.， Paola, C.， Mohrig, D.， Wolinsky, M. A.和George, T.通道化沉积的补偿叠加。j .沉积物。Res。79, 673 - 688(2009)。
Kite, E. S.等。在火星历史晚期，气候驱动的强烈径流持续存在。科学。睡觉。5eaav7710(2019)。
Hughes, c.m.， Cardenas, b.t, Goudge, t.a.和Mohrig, D.指示火星Aeolis Dorsa古海岸线的三角洲沉积。伊卡洛斯317, 442 - 453(2019)。
戴维斯，J. M.等。阿拉伯半岛不同的河流沉积系统:火星上诺阿契亚中期到西洋纪早期河流的证据。j .地球物理学。研究行星124, 1913 - 1934(2019)。
通过撞击坑、河流侵蚀和可变水文强迫的相互作用模拟火星高地景观的发展。地貌学91, 332 - 363(2007)。
艾尔沃德，D. S，施密特，l.m.和利维，J. S.粗沉积物的形成滞后于冰-沉积物混合物:风化层表面升华的地貌特征。星球。空间科学。174, 8日至13日(2019年)。
Lefort, A.， Burr, D. M.， Beyer, R. A. & Howard, A. D.火星Medusae Fossae组西部Aeolis-Zephyria Plana的反向河流特征:形成后改造的证据。j .地球物理学。研究行星117E03007(2012)。
Matsubara, Y.等。地球和火星上的河流曲流:火星上的Aeolis Dorsa曲流的比较研究，火星上的乌苏克图克河(Usuktuk River, AK)和奎因河(Quinn River, NV)可能的陆地类似物。地貌学240, 102 - 120(2015)。
Irwin, R. P. & Watters, T. R.火星地壳二分边界的地质:年龄，修正，和建模工作的意义。j .地球物理学。研究行星115E11006(2010)。
安大略省中南部冰川下埃斯克的巨形、大型床型和韵律沉积序列:对埃斯克成因和融水制度的启示。沉积物。青烟。919-55(1994)。
卡明斯等人。冰期盆地充填层序地层学，以esker沉积为重点。GSA的公牛。123, 1478 - 1496(2011)。
Rhéty, M.等。限制冷却和限制体积流动系统的比较:2007年4月在Piton de la Fournaise熔岩流场的通道例子。Geochem。地球物理学。Geosyst。18, 3270 - 3291(2017)。
andrew - hanna, j.c, Zuber, m.t. & Banerdt, W. B. Borealis盆地与火星地壳二分法的起源。自然453, 1212 - 1215(2008)。
Ganti, V.， Hajek, E. A.， Leary, K.， Straub, K. M. & Paola, C.沉积记录的形态动力学层次和结构。地球物理学。卷。47e2020GL087921(2020)。
杰罗马克，D. J.和保拉，C.泥沙运输对环境信号的粉碎。地球物理学。卷。37L19401(2010)。
C.保拉，甘蒂，莫里格，朗克尔，a.c.和斯特劳布，K. M.时间不是我们的时间:地质时间保存和测量的物理控制。为基础。启地球的星球。科学。46, 409 - 438(2018)。
加洛威，W. E.，怀特克，T. L. &甘尼-柯里，P.墨西哥湾盆地新生代北美流域演化、产沙和堆积的历史。岩石圈7, 938 - 973(2011)。
Galloway, W. E, Ganey-Curry, p.e.， Li, X. & Buffler, R. T.墨西哥湾盆地新生代沉积史。中部马牛。84, 1743 - 1774(2000)。
Blum, M. & Pecha, M.中白垩世至古新世北美碎屑锆石的排水重组。地质42, 607 - 610(2014)。
美国墨西哥湾北部上新世和中新世河流系统的定量地震地貌j .沉积物。Res。77, 713 - 730(2007)。
主动伸展的河流响应:来自美国德克萨斯州墨西哥湾Frio组(渐新世-中新世)3D地震数据的证据。沉积学53, 515 - 536(2006)。
乔贝，泽瑞，豪斯，北c. &奥切特，北c.比较海底和河道运动学:对地层构型的意义。地质44, 931 - 934(2016)。
拉多维奇，B. J. & Oliveros, R. B.高更气田地震瞬时属性的三维序列解释。引领边缘17, 1286 - 1293(1998)。
Hart, B.地层意义属性。引领边缘27, 320 - 324(2008)。
地震地层学在哪里?解释1SA3-SA20(2013)。
Armstrong, C.， Mohrig, D.， Hess, T.， George, T. & Straub, K. M.生长断层对海岸河流系统的影响:从中新世晚期到最近的密西西比河三角洲的例子。沉积物。青烟。301, 120 - 132(2014)。
霍伯利，D. E. J.等。使用Landlab进行创造性计算:一个用于构建、耦合和探索地球表面动力学二维数值模型的开源工具包。地球上冲浪。力学。521-46(2017)。
巴恩哈特，K. R.等。短通信:Landlab v2.0:用于地球表面动力学的软件包。地球上冲浪。力学。8, 379 - 397(2020)。
Beyer, R. A, Alexandrov, O. & McMichael, S. The Ames Stereo Pipeline:美国宇航局用于派生和处理地形数据的开源软件。地球空间科学。5, 537 - 548(2018)。
马林，M. C.等。火星勘测轨道飞行器上的摄像机调查。j .地球物理学。研究行星112E05S04(2007)。
火星上的沙尘暴和风蚀。j .地球物理学。研究》(1896 - 1977)78, 4155 - 4161(1973)。
克拉克，j.d.a，托马斯，M.火星上浮雕的反转。伊卡洛斯190, 478 - 491(2007)。
Burr, d.m.等人。火星风沙/和风平原地区普遍的水相古流特征。伊卡洛斯20052 - 76(2009)。
安德森，R. S.和哈夫，P. K.风成跃移的模拟。科学241, 820 - 823(1988)。
戴，M.，安德森，W.，考克雷克，G.和莫里格，D.在火星上用风雕刻管内层状沉积物。地球物理学。卷。43, 2473 - 2479(2016)。
Kite, E. S, Lewis, K. W.， Lamb, m.p, Newman, C. E. & Richardson, m.i.火星盖尔环形山丘的生长和形式:坡风增强侵蚀和运输。地质41, 543 - 546(2013)。
沉积物和岩石强度对河流切入基岩的控制。地质29, 1087 - 1090(2001)。
Golombek, m.p.等人。子午线平原上的小陨石坑改造及其对火星侵蚀速率和气候变化的影响。j .地球物理学。研究行星119, 2522 - 2547(2014)。
Golombek, m.p.等人。火星探测车着陆点的侵蚀率和火星上的长期气候变化。j .地球物理学。Res。111E12S10(2006)。
理查德森，P. W.， Perron, J. T. & Schurr, n.d.。气候和生命对山坡泥沙输送的影响。地质47, 423 - 426(2019)。
古代沉积盆地填充物雕刻的火星景观-数据和模型[数据集]。CaltechDATAhttps://doi.org/10.22002/D1.20023(2022)。
确认
这项研究的资金部分由NASA授予mpl的NNX16AQ81G拨款提供。我们感谢火星科学实验室任务的支持和J. Dickson对加州理工学院默里实验室行星可视化的技术援助。
作者信息
作者和联系
贡献
B.T.C.和M.P.L.构思了这项工作并应用了该方法。所有作者都对分析、写作、评论和编辑做出了贡献。
相应的作者
道德声明
相互竞争的利益
作者声明没有竞争利益。
同行评审
同行审查的信息
自然地球科学感谢Joel Davis和Nicolas Mangold对这项工作的同行评审所做的贡献。主要处理编辑:塔玛拉戈尔丁和詹姆斯超级，与合作自然地球科学团队。
额外的信息
出版商的注意施普林格自然对出版的地图和机构附属的管辖权要求保持中立。
扩展数据
图1试验所用地震体位置图。
答:方框显示B-11-91-LA地震体相对于地球墨西哥湾的位置。B:放大到A中的方框，显示3D地震勘探的完整范围(灰色区域)和实验中使用的分段(黑色区域)。
图2 Ω的分布。
显示全地震体无因次甜度分布的直方图。
图3各实验中地形起伏度相对于中心像元侵蚀的演化。
实验1(99%风驱动，1%山坡蠕变)，2(75%风驱动，25%山坡蠕变)和3(55%风驱动，45%山坡蠕变)产生的高程标准差。地形变异性较小的试验形成较少的河流脊。比较在无花果。4当所有实验都侵蚀中心像素116米时，即该地块结束时的值。
权利和权限
Nature或其许可方根据与作者或其他权利所有人签订的出版协议，对本文拥有专有权;作者对本文已接受的手稿版本的自我存档完全受此类出版协议条款和适用法律的约束。
关于这篇文章
引用这篇文章
卡德纳斯，b.t.，兰姆，M.P. &格罗青格，j.p。火星地貌的河流脊雕刻自古代沉积盆地填充物。Geosci Nat。(2022)。https://doi.org/10.1038/s41561-022-01058-2
收到了：
接受：
发表：
DOI：https://doi.org/10.1038/s41561-022-01058-2
