火星环球勘测者号、火星探路者号和火星快车号轨道器，以及着陆于火星表面的火星车发回的影像，已经极大满足了我们的好奇心。而火星勘测轨道飞行器（MRO）搭载的，自2006年开始观测火星的HiRISE相机，更以前所未有的分辨率揭示了这颗星球的古老地貌，挑战着我们对火星的理解。
透过HiRISE的眼，我们得以仔细审视火星北方的熔岩平原、那些沙丘之海、覆盖着火山灰的环形山和深邃的峡谷，以及破碎的极地——我们从数万张影像中精挑细选，通过这些图幅均为6千米宽的图像，引导读者开始这场绚丽的火星之旅。
我们将这些最别具风情的地貌整理成集：黑沙构成的沙丘、升华的冰……这些传回地球的火星影像，启发着我们对地质地貌起源的理解，颠覆着我们既有的知识体系。维克多·雨果说过，一幅风景画就是一篇文学作品，而文字自身也源自图画：字母起源于象形符号，而象形符号起源于绘画。如此说来，这些火星景致也可以被视作一种“象形文字”，把我们的思绪带回远古的时空。水手谷、诺亚台地、奥林匹斯山、亚尼混沌、子午高原、双子舌地、阿萨巴斯卡谷——这些数不尽的壮丽山川，都是唤起我们无穷想象的力量之源。
（左）水手谷，沉积地貌
纬度：-6.5° 经度：283.1°
图中的地层是富含硫酸盐的沉积物，形成于地表或地下数百米深，那时候火星尚有大量液态水存在。地层显示出的褶皱和弯曲是硫酸盐受重力作用变形所致：硫酸盐是一种像冰川一样很容易因为自身重力而变形的物质。
（右）水手谷，堆积物形成的山丘及其沉积扇
纬度：-6.1° 经度：285.2°
图中这个高出地表数百米的山丘是剧烈的风力作用之下形成的， 特别是山丘右侧， 被厚厚的沙丘所覆盖。下落的土块覆盖在山丘的坡面，形成沉积扇。图中的沉积扇是沉积物在不含挥发性物质（水，二氧化碳）的状态下由于重力作用急速滑落形成的典型沉积扇形态。
（左）亨利环形山，细腻的沉积层
纬度：10.2° 经度：24°
由于亨利环形山比图像显示范围更大，故而这里未能显示全景。该环形山成于约40亿年前，直径达170千米，环形山中央堆积物形成的小丘厚达数千米，这让我们得以推测该处曾经的沉积作用的规模。图中左右两侧在色调上的差异，是左侧黑沙的存在和右侧被一层亮色尘埃覆盖的综合效果。亨利环形山是由两位天文学家的名字命名的：法国南锡的保罗·亨利（Paul Henry）和普罗斯佩·亨利（Prosper Henry）两兄弟，他们曾在巴黎天文台发现了数颗小行星。
（右）北极区，沉积地层的露头
纬度：-8.6° 经度：314°
图中所示的区域地形从左下方向右上方降低。右上方的平原上隐约可见一个内部充满了冰冻沉积物的环形山，还保留着冰川活动重塑过的痕迹。和中间这一小块由于冰的存在而显得尤为明亮的极冠沉积地层不同，四周这些平原则暗得多，因为这些区域的冰只存在于地下几厘米深处，而非地表。
（左）子午高原，环形山底部沉积地层中的断层
纬度：7.7° 经度：353.2°
图中的复杂地貌是环形山内（尺度超过此图的显示范围，故在图中不可见完整的环形山形态）的沉积层在不同程度的侵蚀作用下形成的地貌。当黑沙刚好位于两个地层的阶梯状分界上时，地层和侵蚀作用的影响都显得尤为清晰。
（右）双子舌地（GEMINA LINGULA），环形山
纬度：5.6° 经度：355.5°
图中央处可见一个形成于沉积层中的环形山。硬化的沉积物的精细地层也随处可见于环形山两侧，如图中下方所示，该处的地层还有轻微的形变。撞击坑内部的线形条纹， 是陷入地形低洼中的细密沙丘。上方的小丘是风蚀作用形成的残丘，这类残丘的位置分布是液体沿着沉积物热水源硬化的结果。
（左）撞击坑群地带，百米级撞击坑群
纬度：30.1° 经度：346.4°
撞击坑群的出现，通常与小行星或彗星的碎裂有关。当陨石进入大气层时，会在行进的方向被拉长进而碎裂，但图中这里的情况并非如此，因为产生的撞击坑群通常只会形成小撞击坑（直径小于100米）。数值模拟的结果显示，图中的撞击坑群可能是火星在一次大型剧烈撞击（这次撞击应当产生一个直径超过10千米的撞击坑）之下溅出的一大块壳层物质在大气
层中碎裂进而又落回火星表面形成的二次撞击。
（右）伊斯墨诺斯湖区（ISMENIUS LACUS），未命名撞击坑
纬度：38.8° 经度：2.1°
该撞击坑的底部呈现了一种复杂的地质情况。圆形小丘产生于一片部分被破碎的岩块覆盖的区域，岩层在那里被碎裂为和小丘大小相当的岩块。这可能意味着此处地下含有尚未融化的水冰，水冰的随温度变化的胀缩效应使得表面岩层碎裂成许多块。
格拉尼科斯谷
纬度：27.369° 经度：135.557°
图中所示的是位于埃律西昂山脉附近高原上的一片流水雕刻出的迷宫般的槽沟。当火山物质（即使在地下）穿过含冰的地层，引起含有火山泥流的地下水和岩浆的爆发，粘稠的泥流从被雪覆盖的火山口倾泻而出，形成了这些槽沟。而且这些含有泥流的粘稠物具体是怎么产生的？这依然是个未解之谜。但这一事件可能十分短暂并且和气候条件没有直接联系。火山作用为火星地表的地质活动提供了热量来源，使液态水在严寒气候下得以小范围存在成为可能。
赫勒斯滂区域，沙丘
纬度：-44.9° 经度：38.7°
这些玄武岩质地的暗色沙丘位于希腊盆地的西部，以火星最美的沙丘地形而闻名。这些平行的沙丘被称为线性沙丘。这类沙丘通常由沙丘延伸方向夹角约30°到60°的两个方向的主导风共同作用的产物，是一种非常罕见的情况。线性沙丘的特征之一是部分沙丘有两个分枝，这使得本图给人一种“指纹的数码照片”的感觉。
撞击坑地带的新月形沙丘
纬度：-41 .5° 经度：44.6°
那些亮色的圆形区域是隆起的小丘（太阳光从图右方向照射）。左侧上方可见两个顶部平坦的大型丘体。 纵向延伸的是黑色沙丘群，其中有一些是新月形沙丘（barkhanes），这是一个源自阿拉伯语的词汇。这些新月形沙丘的内侧朝向右边，表明此处的主导风向是从图左侧吹向右侧。
（左）河道和沙丘的解冻
纬度：-58.5° 经度：305.3°
随着春季来临，地表覆盖的霜冻渐次消融（图中亮色部分就是那些霜冻尚未完全消融的区域），一条年轻的河道切过丘陵的斜坡。斜坡上的斑点一样的地貌，在火星的相似纬度上非常常见，这表明该处存在地下水。
（右）季节性光晕和不规则碎片
纬度：-69.5° 经度：153.4°
（左）南极区，冰层中残留的暗线
纬度：-89.4° 经度：310.8°
图中那些明亮的地貌是厚达数米的干冰局部升华侵蚀地表形成的。而霜冻层之下的暗色地貌则是混有一点点尘埃的水冰。图中水冰部分虽然相比于极亮的干冰显得暗淡，但如果将其同火星其他地方的岩石地貌相比，实际还是相当亮色调的。
（右）南极地区，"瑞士奶酪"地形
纬度：-86.7° 经度：248.9°
图中的亮色区域是冬季的霜冻层，而暗色区域则是含有尘埃的水冰。实际上，图中的明暗色调完全是对比造成的，弱只看水冰区域的话，对于人眼来说也几乎是明亮的白色。图中央的洼地是一个具有中央峰的撞击坑。在撞击坑内，尤其是北部边缘，有一些圆形地貌，这是干冰在升华过程中挥发形成的。此处的冰层只有几米厚，且将在几年之内完全消失。美国科学家称这些同心圆区域为"瑞士奶酪"地形，恐怕他们不知道真正的瑞士格鲁耶尔干酪是没有孔洞的吧。
（左）北极区，断崖
纬度：81 .5° 经度：61 .2°
图中右侧北极冠的地层部分地被上方季节性的干冰霜冻所覆盖。
（右）北极高纬区域，沉积地层的多重不整合面
纬度：79.7° 经度：23.4°
北极冠的底部附近，可见含有水冰的古老堆积物，其中最古老的已有数百万年历史。沉积层形成时，一方面新的冰层覆盖在旧的冰层之上，另一方面又同时受到侵蚀作用，于是这些含有水冰的沉积物在这样“堆积-局部被侵蚀”的反复作用下，有时会形成图中所示的不连续的地貌。这些不同地层的交汇处，地质学上称为不整合，它是极冠曾经历过“ 堆积-侵蚀” 反复作用的证据，让我们知道极冠在单纯的冰层沉积之前，曾发生过更为复杂的沉积过程。
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原书名：MARＳ：A Photographic Exploration
ISBN：978－7－80501－982－6
[法]弗朗西斯·罗卡尔
[美]阿尔弗雷德·麦克伊文
[法]沙维叶·巴莱尔 | 编著
青年天文教师连线 | 译
北京美术摄影出版社 | 2017年5月