《Geomorphology》：Widespread relict dunefields of Noctis Labyrinthus, Mars: Evidence of bedform formation on unusually steep slopes
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火星东部诺克特斯迷宫地形区发现面积约3000 km2的遗迹沙丘，其形态和分布符合风成沙丘特征，但存在独特地质现象如缺乏后坡滑面。研究利用MRO的CTX和HiRISE数据，结合地貌模型和撞击坑计数法，推断这些沙丘形成于西风沉积环境，年龄约500万年前（晚亚马逊世），为迄今最高海拔火星风成地貌。
马特·W·特尔弗（Matt W. Telfer）| 麦肯齐·戴（Mackenzie Day）| 马修·乔尼亚茨基（Matthew Chojnacki）
英国德文郡普利茅斯大学（University of Plymouth, Devon, UK）
摘要 遗迹沙丘和沙丘场的存在对于研究行星表面的古气候具有重要意义，但这些地貌特征在平面形态上很少能被清晰地保存下来，因此可能无法通过轨道传感器进行观测。在火星夜之迷宫（Noctis Labyrinthus）东部的大型山谷斜坡上，我们发现了一种分布均匀的地貌图案，覆盖面积约为3000平方公里，这种图案被解释为一系列具有特殊特征的古代沙丘场。这些沙丘的海拔有时超过7000米，可能是迄今为止在火星上观测到的最高海拔的风成地貌。利用火星侦察轨道器（Mars Reconnaissance Orbiter）的CTX和HiRISE相机拍摄的数据，我们描述了这些沙丘的特征，并将其置于这一独特地貌的背景中。它们的形态和分布符合风成地貌的特征，其规模和方向表明它们可以被归类为横向爬升沙丘。然而，与大多数通常形成孤立地貌的爬升沙丘不同，这里大量的重复沙丘表明它们更可能属于一个连续的沙丘场。这些古沙丘分布在平均坡度为17度的斜坡上，甚至出现在低于火星沙子静止角（约32-34度）的斜坡上。考虑到现今相对高度的几何形态以及陡峭斜坡上沙丘可能的过去几何形态，这些沙丘可能从未经历过滑坡作用。沙丘表面的广泛撞击坑表明它们具有很古老的历史，通过撞击坑计数统计分析，这些沙丘的形成时间可追溯到大约500万年前的亚马逊纪晚期。
研究区域概述 研究地点位于夜之迷宫的东北角，该地区以一系列深邃且相互连接的峡谷为特征，这些峡谷切割着一片高地高原（叙利亚平原，Syria Planum）。西侧是巨大的塔尔西斯山脉（Tharsis Montes）及其盾状火山，而东侧则是混乱的夜之迷宫地形，最终延伸至广阔的海洋谷（Valles Marineris）的西端（见图1a和b）。关于这些峡谷的起源，已有多种理论提出。
沙丘形成与大规模地形 兰开斯特（Lancaster, 1995）认为，地球上沙漠地区的沙丘分布通常与地形起伏较小的区域相关，这得益于构造稳定的克拉通区域和大规模封闭盆地的作用，这些区域成为了风成沉积物的汇聚地。皮耶（Pye）和佐阿（Tsoar, 1990）在威尔逊（Wilson, 1971）的研究基础上指出，大多数沙丘要么出现在地形盆地内，要么位于地形障碍物的下风侧。因此，非洲中南部地区的沙丘场……
研究区域 研究区域位于夜之迷宫的东北角，这里有一系列复杂的深邃峡谷，切割着一片高地高原（叙利亚平原）。西侧是塔尔西斯山脉，其上分布着巨大的盾状火山；东侧则是夜之迷宫的混乱地形，最终过渡到广阔的海洋谷的西端（见图1a和b）。关于这些峡谷的起源，已有多种理论提出。
地貌特征与分布 对63个沙丘场的视觉调查显示，该地区的沙丘具有某些与其他太阳系沙丘相似的特征，但也有一些非常独特的地方。沙丘在整个区域内的空间分布最显著的特点是它们主要出现在峡谷斜坡上，而不是平坦的低洼谷底或周围的叙利亚平原高原上（见图3a）。这些沙丘通常覆盖着峡谷的斜坡。
解释：风成地貌的识别 在这项研究中，我们将许多地貌特征归类为风成古沙丘，它们分布于夜之迷宫东部的一个约3000平方公里的区域内。在第3.1节中，我们描述了将这些地貌特征归类为风成沙丘的理由；不过，一些不寻常的特征（如沉积位置、目前缺乏滑坡面、硬度较高）值得进一步讨论，并考虑其他可能的形成机制。
结论 本研究发现了夜之迷宫东部峡谷斜坡上广泛分布的古沙丘（面积超过3000平方公里），这些沙丘已经硬化到足以保留撞击坑的程度，通过撞击坑计数分析，其形成时间可追溯到大约500万年前的亚马逊纪晚期。这些地貌特征在火星或地球背景下都显得非常独特：首先，它们几乎只出现在坡度较大的基底表面上……
作者贡献声明 马特·W·特尔弗（Matt W. Telfer）： 概念构思、正式分析、数据收集、方法论研究、可视化处理、初稿撰写。麦肯齐·戴（Mackenzie Day）： 正式分析、数据收集、撰写、审稿与编辑。马修·乔尼亚茨基（Matthew Chojnacki）： 数据收集、撰写、审稿与编辑。
利益冲突声明 作者声明没有已知的财务利益冲突或个人关系可能影响本文的研究结果。
致谢 对于麦肯齐·戴（Mackenzie Day）而言，这项研究部分得到了NASA火星数据分析计划（NASA Mars Data Analysis Program，项目编号80NSSC21K1096）和HiRISE/MRO任务的支持。马特·特尔弗（Matt Telfer）感谢安巴尔·阿卜杜勒·拉希德（Ambar Abdul Rashid）在实地工作中的协助。
研究数据 本研究分析的所有数据均免费公开，相关产品的详细信息见补充材料中的表S1：
https://murray-lab.caltech.edu/CTX/V01/SceneView/MurrayLabCTXmosaic.html https://astrogeology.usgs.gov/search/map/mars_mgs_mola_mex_hrsc_blended_dem_global_200m
