火星模拟图，由图可见，火星北部是冰冷的低地。德克萨斯大学奥斯汀分校的研究人员提出一种预测火星地下水的新数学方法。
（图片来源：Oden Institute）
德克萨斯大学奥斯汀分校奥登研究所（Oden Institute）联合杰克逊地球科学学院（Jackson School of Geosciences）的研究人员提出一种预测火星地下水流量的新模型，该模型比以往更精确、也更加简洁。火星很可能在大约40亿年前与一个巨大的星体发生过碰撞。
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科学家们认为,大量的小行星曾在晚期重轰炸时期撞击过水星、金星、地球和火星。火星表面由于许多流星和陨石的撞击出现了大量撞击坑。正因如此，火星北部低地的面积极大，如果从太空观察火星北部，其形状就像头部被切掉一部分的西瓜一样。
人们认为火星北部的低地中曾存在大量的水。奥登研究所CSEM（计算科学、工程和数学项目）研究院的学生Mohammad Afzal Shadab与其团队构建出一个非常简易的数学公式，用以预测地下水位高度，并指出：“火星曾含有大量的水，并且撞击前形成的冰层可能仍然存在。”该研究项目名为“从分析地下水模型估算火星平均供给率（Estimates of Martian Mean Recharge Rates from Analytic Groundwater Models）”，由Marc Hesse指导并与Eric Hiatt合作完成，也是奥登计算工程与科学研究所、杰克逊地球科学学院、地球物理研究所以及行星系统宜居性中心的合作项目。
Shadab说：“利用曲线坐标变换和地下水流动力学，我们找到了数学上关于诺亚纪火星南部高地下层（40亿年前）非封闭地下稳定蓄水层的解析解。”他们还利用该模型对降雨或降水补给率与透水性的自洽组合进行模拟。虽然在已经被提出的模型中，科学家们大部分依赖于更加直接的笛卡尔映射方法。这当然不是因为之前的火星制图师是地平说论者。早先的模型选用直角坐标系或圆柱坐标系以简化计算，但其结果存在较大偏差。而行星的形状大多是球形的，但由于复杂的数学运算，目前还没有人代入过球坐标系的计算。Shadab还补充道：“我们发现以往发表的所有关于补给率的估算都与早期火星可以容纳的水量存在数量级上的差距。”
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有意思的是，该“复杂”的数学模型能生成比之前模拟更为“简单”的分析结果。Shadab认为：“‘简单’一词形容并不恰当，我觉得应该用更‘精炼’来形容。杰克逊地球科学院的合作人员也通过对含陨石坑和虚拟海岸线等复杂几何形状的三维建模运算，得到了类似的结论进一步支持了该数学模型。”所以火星的北部地区并非完全隆起，而是有许多深坑——谓之北部低地。而火星南部则是多山且地势更高的高地。
Shadab和研究团队一起构建了模拟北部低地虚拟海洋的数学模型，该模型中的虚拟海洋连接着火星南部高地的地下蓄水层并为其输送水源。
作者：John Holden
翻译：范嘉豪
审校：董子晨曦
引进来源：德克萨斯大学奥斯汀分校（University of Texas at Austin）
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