研究地球异常滑坡的替代品，超出摩擦力允许范围的火星滑坡
众所周知，滑坡是地球上较为常见的一种自然现象，而滑坡的形成则需要满足地理和天气上的双重条件。从地理特征来说，滑坡多形成于那些地形陡峭、具有丰富松散堆积物，且斜坡体的前方拥有足够滑动空间和切割面的特殊区域。从天气条件上来说，滑坡离不开突发且持续性的降雨或冰融水。
科学家们试图解开长约4.5公里的“西盐溪滑坡”是如何形成的
但是，我们并没有对地球上的所有滑坡都了如指掌。比如，“西盐溪滑坡”在地面流动的长度，就达到了其最大坠落高度的7倍左右。这样看似简单的数字，却对我们既定的摩擦力允许其滑动的范围发起了挑战。为了解释这样的现象，科学家们给与了一些可能的因素，比如以下这个几种：
1.在该滑坡的碎屑流中有一层水隐秘存在，是它将滑坡流经过的路径进行了润滑处理；
2. 滑坡的碎屑流在行进的过程中得到了润滑，其水下的岩石和冰在摩擦所产生的热量的作用下发生了融化；
3. 在滑坡的流动区域中，存在着滞留的空气层，而这些碎屑流的滑动路径正是该空气层，空气层的存在将碎屑流所受到的摩擦力有效减少了；
在已知物理学上，摩擦力允许碎屑流流动的范围是既定的。
然而，地球上存在的此类滑坡，却超出了摩擦力所允许的范围。因为，主要为岩石材质的这些碎屑流，不同于泥浆、冰川和熔岩，不应该具有这样的流动长度，仅后者才可能拥有体积和流动性成正比的特性。不管是地球上丰富的地质活动，还是侵蚀和植物生长，这些因素都会将异常滑坡的证据在较短的时间里消除。所以，科学家们将目光转向了同样存在此类滑坡的火星上。
火星滑坡Coprates Chasma
不同于地球上的异常滑坡，火星滑坡Coprates Chasma在保存了很长时间之后，依然较为完整保存下了滑坡沉积物表面的纵向脊。在此之前，由于科学家们曾在地球上的冰川附近区域找到了这样的滑坡类型，该滑坡和地球冰川附近滑坡都形成了这样的山脊。于是，研究人员得出了一个预设结论，这些特殊的山脊之所以会形成，一度被认为是下层区域中的冰的功劳。
图示Coprates Chasma所在的区域，未标记的蓝线是研究中最为关键的脊。
然而，Coprates Chasma的地理位置更为特殊，因为它就位于火星的赤道上。这意味着火星的赤道也必须被冰川所覆盖，所以，这样没有实际探测信息作为依据的定论，毫无疑问的引起了诸多争议。客观而言，拥有独特纵向隆起脊的此类滑坡，在火星表面上较为普遍的存在着，但是关于它们的形成机制，我们却知之甚少。
于是，科学家们将主要的精力都花在了对这些异常滑坡的研究上，并通过火星侦察轨道器收集到的数据（主要源自于CTX和HiRise摄像机）建立了DEM（数字高程模型）。为什么要建立这样一个模型？火星滑坡Coprates Chasma的诸多基本特征都将因其而变得更加需具象化，从长度到波长、乃至滑坡形成的山脊的紧密程度，这些重要信息我们都可以从这个重要的模型中获取到。
此图形象的呈现了滑坡的外观，而其中的红线部分示意的则是其地形轮廓。
滑坡脊的波长与沉积物的平均厚度有关
关于火星滑坡Coprates Chasma的研究重点，科学家们将其放在了波长这个部分。在研究的过程中，首先对滑坡沉积物表面的纵向脊进行了确定，然后从中选取两个暴露程度最好的两个部分，近而对它们的波峰和距离变化之间的关联进行观察。
被观察的两个区域（由近及远），都呈现出了山脊发散后有数量的增加，以及波长与振幅逐渐减小的特征。与此同时，研究人员还对滑坡沉积物的局部平均厚度（T），以及山脊间的平均距离（S）进行了评估，并进一步计算了两者之间的比率（S / T）。
如图所示，从沉积物的近端到远端区域，滑坡的纵向脊的间距如何随距离发生变化。
简而言之，针对两个部分进行研究的结果都指向了同一个结论：滑坡沉积物的平均厚度，其实与滑坡脊的波长存在比例关系。直接用数字来形象表达的化，就是该火星滑坡形成的山脊的波长，几乎持续保持在该滑坡厚度的2到3倍左右。
为什么我们说这项研究结果证明了，此类异常滑坡和山脊形成的先决条件并不是冰？因为，滑坡厚度和山脊波长之间存在的该比例关系，并未在任何与冰这种物质有关的其他实验中发现过。并且，即便在之前的火星滑坡研究数据中，这也是首次在其DEM中发现这样的关系。
图片中的灰色阴影部分，示意了脊间距与沉积物厚度之间的比例关系。
既然排除了形成此类滑坡的首要条件，并不是之前很多人以为的冰，于是，研究人员根据现有的研究结论做出了这样的解释：火星滑坡Coprates Chasma之所以能够超出摩擦力允许其滑动的范围，是因为它的下层存在着许多质量较轻、且状态也不稳定的岩石。
当其中较大的岩石在受到外力作用被粉碎之后，其中质量更轻的岩石因为过程中形成的热量而上升，然后将质量更重、温度更低的岩石挤落到了滑坡的底层。正是因为这样的过程，导致该滑坡的运动速度不同于一般滑坡。而沿着滑坡运动方向进行延申的涡流也便因此而形成，然后，最终导致了该研究的主体Coprates Chasma形成。
这种类型的滑坡同时也存在于地球上，只是快速消失的它们难有证据留下。
为什么人类要研究火星上的异常滑坡
从我们生活的地球到整个太阳系，只要是已有长径滑坡中记录的纵向山脊，它们的产生基本都跟其有基底冰层有关。然而，这些特殊的滑坡到底具有怎样的形成机制，以及它们拥有的基底冰层是否必不可少，我们人类对此类信息却了解很少。
了解了火星上滑坡脊的波长和沉积物之间的比例关系，不仅有助于我们对地球上的该类滑坡有更深刻的认识。而且，这还意味着梯形特征蕴藏的运动学指标，其实就跟实验测量的横向梯度一致: 对于流动速度特别块的稀流态物质而言，犁沟处的移动速度快于山脊；而对于流动速度更慢的密集流域来说，则山脊的流动速度会更快。
山脊和犁沟之间存在所谓的速度梯度，流动更快的区域都会相对更为稠密。
当这样的流动突然停止之后，相对不那么密集的山脊便有可能发生收缩乃至下沉。此时，脊和沟的位置便可能因此而发生互换，也就是说原本快速流动的密集沟，变成我们现在看到的脊。换而言之，我们观察到的静态模式，其实和稀薄的流态结构和密集的流态结构完全匹配，而山脊的收缩和流的停止致使了地形发生这样的反转。
在我们的地球上，此类滑坡可以带来特别严重的危害，并将在之后的时间里持续发生，这将会对人类的生命财产安全带来特别大的风险。虽然，火星上的异常滑坡很好的保存了下来，但地球上的此类滑坡却很快就没有了证据。 由于我们无法对此类灾难事件进行完整记录，存在认知上的局限性，所以容易忽视了其危害性。但是，只要我们研究清楚了火星滑坡Coprates Chasma，便能够同时解答地球上那些困扰我们已久的诸多疑问。
作者：石兰（抄袭必究）
