濕潤(rùn)的火星

沈志紅

火星上有水存在的證據(jù)重新燃起人們對(duì)這個(gè)星球的興趣

時(shí)間又把一位已逝的美國天文學(xué)家?guī)Щ氐饺藗兊挠洃浿校号廖骶S爾·洛威爾（1855～1916）。人們記住他主要是因?yàn)閮蓚€(gè)緣故：第一，他曾推算在海王星之外還有一顆行星存在；第二，他曾堅(jiān)信火星上存在有智能生物，并建造有完善的灌溉系統(tǒng)。事實(shí)證明，他的兩個(gè)預(yù)言都各自對(duì)了一半。

1930年，他所建立的洛威爾天文臺(tái)（位于美國亞利桑那州弗拉格斯塔夫市）第一次在海王星之外成功地搜尋到冥王星。但是令人遺憾的是，直到今天，人們對(duì)于冥王星能否真的稱作“行星”仍然存在爭(zhēng)論。今年6月，兩位美國科學(xué)家在研究了美國太空總署的火星球面探測(cè)器所拍攝的大量火星表面照片后宣稱，火星表面的確存在著大量的水道和溝渠，而形成這些溝渠的原因正是火星表面的水。

雖然這些溝渠并不是洛威爾所稱的灌溉系統(tǒng)，但是這些發(fā)現(xiàn)仍然足以令人感到驚異。它喚醒了一個(gè)在人們心中縈繞已久的話題：火星表面很可能有水存在。這些水不僅過去存在，今天仍然有可能存在。

自從70年代發(fā)射“水手”號(hào)行星探測(cè)器以來，人們已經(jīng)得到了許多關(guān)于火星表面的水的資料。火星上分布有河道和沖積平原，甚至還有一處巨大的凹陷。很多人將此解釋為古老的海床，海床邊緣是蜿蜒的海岸線。由于表面有隕石撞擊造成的環(huán)形山存在，人們推測(cè)這些結(jié)構(gòu)的年代非常古老，很可能是距今30億到40億年前。目前，在科學(xué)界的一個(gè)普遍共識(shí)是：火星一度曾是一個(gè)非常濕潤(rùn)、溫暖的星球，只是在最近數(shù)十億年來，火星上的氣候才發(fā)生了劇烈的變化。

問題是，這些水到哪里去了？

一般的解釋是：它們或者被固定在火星兩極的冰帽中，或者散逸到太空中。余下的則可能以永凍層的形式儲(chǔ)存在地下，因?yàn)榛鹦潜砻娴臏囟群艿?，大氣層又很稀薄，因此任何液態(tài)的水都不可能在火星表面存在。

但人們并不愿就此放棄。原因很簡(jiǎn)單：有水就有生命?；鹦强赡転槲覀兲峁┏厍蛑獾挠钪嫔锏淖钪苯拥拇鸢浮?/p>

此外，如果火星表面真的有水存在，那將為未來火星登陸計(jì)劃提供非常大的方便：宇航員可以用水來制造空氣，甚至制備火箭燃料。

1976年美國太空總署發(fā)射的兩枚“海盜號(hào)”探測(cè)器以及1997年發(fā)射的“探索者號(hào)”探測(cè)器均以火星上的沖積平原為目標(biāo)。去年12月發(fā)射的“火星極地著陸者”號(hào)探測(cè)器也是以火星的南極為著陸點(diǎn)。不幸的是這臺(tái)探測(cè)器由于著陸系統(tǒng)發(fā)生故障而失蹤了。倘若能按原計(jì)劃著陸，這臺(tái)探測(cè)器的主要任務(wù)之一便是在凍土層中找尋冰的痕跡。看來，火星探索的信條一直是：追尋水的痕跡。

由此也就不難想見，麥克爾·馬林和肯尼斯·愛吉特的發(fā)現(xiàn)給整個(gè)世界帶來多么大的震動(dòng)。這兩位科學(xué)家目前正為馬林太空科學(xué)系統(tǒng)公司工作。這家公司位于美國加州圣迭哥市，由該公司主持設(shè)計(jì)的一臺(tái)照相機(jī)目前正跟隨火星球面探測(cè)器一起繞火星軌道飛行。

兩年半以來，這臺(tái)照相機(jī)已經(jīng)拍攝下超過65000張火星表面照片，其中有些相當(dāng)逼真，分辨率可以達(dá)到兩米。在超過6萬張照片中，有150多張顯示有水流造成的溝壑。類似結(jié)構(gòu)分布在火星表面120多個(gè)不同的地點(diǎn)中。

即使是一個(gè)未經(jīng)訓(xùn)練的人，在看了這些照片以后，也會(huì)很容易地?cái)喽ǎ哼@些溝壑是由水流形成的。絕大多數(shù)溝壑是在懸崖、環(huán)形山或是山谷的側(cè)壁上發(fā)現(xiàn)的。它們的形狀很像地球表面的地下水在涌出時(shí)形成的小型泥石流，裹挾著碎石順坡而下，在底部形成扇形的三角洲。由于三角洲下方仍覆蓋有其他結(jié)構(gòu)，三角洲的表面又很少有隕石撞擊的痕跡，科學(xué)家們因此斷定，三角洲的形成年代在地質(zhì)學(xué)上很可能是非常晚的，或許只有幾百萬年。但是按照馬林博士的觀點(diǎn)，“它們中的有些結(jié)構(gòu)可能形成的年代非常晚，甚至可能是昨天才形成的。我們不能排除這樣的可能性?！?/p>

換句話說，“火星表面在近幾十億年以來沒有水流過”這個(gè)理論在現(xiàn)在看來是錯(cuò)誤的?；鹦潜韺又逻^去很可能有過液態(tài)水存在，而且現(xiàn)在仍然可能有。由于某種偶然的原因，表層下的水涌到地面上來。但是這個(gè)結(jié)論又引出了兩個(gè)新的問題：在火星表面如此低的溫度下，水如何保持液態(tài)？水從地下向地表噴發(fā)是由什么因素引起的？

一個(gè)可能是火星上的火山或地?zé)峄顒?dòng)為地表提供了足夠的熱量，使水保持液態(tài)。但絕大多數(shù)溝壑都不是在火山地形上發(fā)現(xiàn)的，因此這個(gè)解釋似乎行不通。此外，大多數(shù)溝壑是在靠近火星南極的高緯度地區(qū)發(fā)現(xiàn)的，而這大概可以算作是火星上最冷的地區(qū)之一。溝壑所在的斜坡大多面向極地，因而只有很少量的陽光能夠照射到。而在溫暖的赤道地帶，卻沒有發(fā)現(xiàn)任何溝壑。因此，馬林和愛吉特為火星上水的來源提出另外一種解釋。

他們認(rèn)為，假設(shè)火星表層下的水可以隨著地下巖床移動(dòng)，最后上升到地面。在溫度比較高的地區(qū)，水就蒸發(fā)掉了，所以在赤道地區(qū)沒有溝壑存在。在溫度比較低的地區(qū)，蒸發(fā)掉的水又重新凝結(jié)到地面，形成冰層，阻止下方的水進(jìn)一步蒸發(fā)。聚集在下面的水逐漸增多，最后沖破冰層，形成冰、石塊和泥組成的泥石流。每條溝壑的含水量大約有2500立方米之多。

馬林和愛吉特的這個(gè)理論固然很巧妙，但是仍然無法解釋火星上的水為什么能保持液態(tài)。目前還存在其他幾種可能的解釋，例如，水中的鹽分使得水的冰點(diǎn)降低；某些地方可能有溫泉；以及某些地方的溫度可能比想象中的要高等等。サ比唬解決謎團(tuán)最好的解決辦法還是：往火星上發(fā)射另一臺(tái)探測(cè)器。