研究人员开发出一种分析岩石冰川的新方法

站在岩石冰川上是TylerMeng想象的站在火星表面的感觉。冰川贫瘠且布满皱纹的地貌看起来就像在重力作用下垂下的傻油灰，几乎没有提供任何线索表明冰冻、满载碎片的巨人潜伏在地表之下。

岩石冰川之所以如此命名，是因为它们与纯冰冰川不同，它们是冰冻的水、沙子和岩石的混合物。它们通常位于陡峭的山腰或悬崖的底部，这些岩石碎片缓慢落下，然后与冰川冰和重新冻结的融雪混合。火星上也存在岩石冰川。

正在亚利桑那大学攻读行星科学博士学位，辅修地球科学的孟是《冰川学杂志》上一项研究的主要作者，该研究描述了一种确定岩石冰川冰厚度与冰碎片，允许比以前更精确地测量这些冰川。孟和他的顾问兼合著者、亚利桑那大学行星科学和地球科学教授杰克霍尔特利用这些信息绘制了科罗拉多州、怀俄明州和阿拉斯加的四个岩石冰川的地图。

他们的工作，以及未来使用这种方法的工作，将使科学家们能够更好地了解地球和火星上的水资源，以及这种类型的地下冰对这两个星球上不断变化的气候的适应能力。

不仅仅是冰

“你可以把这些岩石想象成绝缘毯，”孟说。“超过一定厚度，绝缘层基本上会阻止融化，从而使冰得以保存，并在干净的冰可能完全融化的海拔和温度下缓慢移动或流下山谷。”

纯冰冰川和岩石冰川都可以非常缓慢地穿越景观。然而，岩石冰川中的碎片导致它们比冰川流动得更慢，因为岩石的夹杂物使它们更硬。它们通常也比干净的冰川更小更薄，长度只有几英里，宽几百或几千英尺，厚度在50到200英尺之间。相比之下，冰川可能长达数英里，厚达数千英尺。

为了收集描绘和描述这些隐藏的巨人所需的信息，Meng、Holt、UArizona的其他学生和他们的合作者在美国西部崎岖的山区徒步旅行，背着电脑、电池组和雷达天线。他们在陡峭的地形中航行，松散的岩石大小从沙粒到房屋不等。

“站在一个被碎片覆盖的冰川上是非常超现实的，因为它在山腰这个贫瘠的地区，每一个岩石冰川似乎都有自己的个性，”孟说。“他们每个人都有略微不同类型的基岩提供碎片，山谷的几何形状决定了它的形状和外观。”

研究人员使用两种不同的天线配置，使用探地雷达测量雷达波速度和波从地下反射的角度。就像人类有两只眼睛可以看到三个维度一样，两个天线配置使研究人员能够更好地计算岩石冰川的尺寸。他们还使用雷达波速度估算了每个调查位置的冰与岩石的比率。

“在这个过程中，我们对岩石冰川的几何形状和成分进行了迄今为止最精确的估计，”孟说。

孟说，了解地球上的岩石冰川很重要，因为它们本质上是水库。

他说：“我们的研究让我们更好地了解山区的总水资源收支，那里有主要河流的源头。”“雪是一种年复一年的积累，覆盖了整个景观，而岩石冰川是一个更局部但永久的水库，实际上可以储存数百年到数千年的水。”

研究人员正在继续他们的分析，以了解岩石冰川过去气候变化的迹象，以及这些冰川可能如何通过过去的气候变化而演变。

“通过绘制碎片厚度和冰浓度图，我们可以从根本上表征岩石冰川与干净的冰川相比抵御气候变暖影响的能力，”孟说。

其他科学家甚至在雷达数据检测到它们之前，也通过起皱的油灰状流动模式识别了火星上的岩石冰川。

孟说，火星岩石冰川仍未得到很好的了解，但众所周知，它们通常位于地球两个半球的纬度30到60度之间，并且比火星极地冰古老得多。

“这些火星岩石冰川也是火星水资源的潜在目标，因为与地球上的冰川相比，它们实际上非常大，厚达数百米，”孟说。“它们也比极地冰更容易接近，因为航天器不必像在极地着陆那样改变轨道，而极地需要更多的燃料才能到达。”

科学家面临的一大挑战是确定覆盖火星冰川的地表岩石的厚度。孟说，如果崎岖的火星地形上有30英尺厚的岩石和碎片，那么宇航员尝试进入冰层获取水资源可能就不值得了。

“我们的目标是利用地球上的这些岩石冰川模拟火星上的过程，”孟说。“通过绘制地球上碎片厚度的模式图，我们试图了解碎片厚度在火星上也可能发生变化。此外，通过了解清洁冰和富含碎片的冰之间流动参数的差异，这将有助于模拟也适用于火星案例。”

展望未来，霍尔特的研究小组将继续使用地基雷达进行类似的测量，同时使用无人机收集新数据。这种基于无人机的数据收集将帮助该小组更全面地了解岩石冰川流动和地下特征，同时还将测试可能用于未来探索地球和火星的新地球物理方法。