循水而行 探索火星

尹懷勤

美國宇航局不久前宣布，科學家找到了火星表面存在流動的液態(tài)水的“強有力”證據(jù)。水是生命之源，液態(tài)水對于維持生命至關重要，尋找火星上可能存在的生命同樣要循水而行。多年以來，科學家們一直在為尋找火星水而不懈努力，并逐步取得了一些發(fā)現(xiàn)。

“火星快車”的發(fā)現(xiàn)

早在17世紀，荷蘭天文學家就發(fā)現(xiàn)火星兩極地區(qū)有白色覆蓋物，并隨火星季節(jié)而變化。早期的航天探測表明，火星南北極冠既有干冰又有水冰。如果這些水冰全部融化并均勻地分布在火星表面，就會形成一個10米厚的水層。

自從20世紀60年代人類發(fā)射航天器對火星進行探測以來，隨著技術的進步和手段的改進，成果接連涌現(xiàn)。

2003年12月24日開始環(huán)繞火星運行的歐洲空間局的“火星快車”航天器，最初探測工作的顯著成果就是發(fā)現(xiàn)火星南極擁有大量的冰凍水。2004年1月23日，歐空局發(fā)布公告稱，“火星快車”的科學儀器對火星南極地區(qū)上空水蒸氣分子進行了分析，確認該地區(qū)存在著水冰。這些水冰部分地裸露在火星表面上，并沒有被干冰全部覆蓋。同年3月17日，法國空間天體研究所稱，“火星快車”發(fā)回的影像顯示，火星南極有3個區(qū)域中明顯含有水冰?？茖W家們通過分析“火星快車”探測到的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，火星表面有許多被水侵蝕的痕跡，說明火星過去曾經存在液態(tài)水。這和美國的“勇氣”號與“機遇”號兩輛火星車后來的實地考察結果不謀而合。

2005年，一個由英國開放大學地質學家默里牽頭的國際研究小組通過對“火星快車”傳回的照片進行分析，在火星表面發(fā)現(xiàn)了一處與歐洲北海面積差不多大的冰凍水域，其表面可見平整的大塊浮冰。專家指出，這個冰海位于火星北緯5度、東經150度的一個名為“極樂世界”的平原。冰海平均厚度達45米，長度900千米，寬度800千米，覆蓋了72萬平方千米的面積，形成年代距今已有500萬年。這是首次在火星赤道近處發(fā)現(xiàn)冰凍水，且是如此大面積的區(qū)域。

“勇氣”號與“機遇”號的發(fā)現(xiàn)

美國宇航局的“勇氣”號和“機遇”號火星車于2004年初先后登陸火星，開始了它們的找水之旅?！坝職狻碧栐诨鹦恰案鐐惐葋啞鄙矫}區(qū)域發(fā)現(xiàn)了被稱為“水信號礦石”的針鐵礦，而“機遇”號則在火星另外一側發(fā)現(xiàn)了黃鉀鐵礬礦，它同樣指示了“水信號”。

作為一種水合鐵氧化物，地球上的針鐵礦石僅在有水的環(huán)境下生成，無論水是處在氣體、液體還是固體的狀態(tài)。既然地球上的這兩種鐵礦的形成都離不開有水的環(huán)境，那么“勇氣”號和“機遇”號兩輛火星車分別在火星經度相差180度的兩處地點發(fā)現(xiàn)了針鐵礦和黃鉀鐵礬礦，無疑提供了火星曾經有水活動的強有力的證據(jù)。

“鳳凰”號的發(fā)現(xiàn)

2008年5月25日，美國宇航局的“鳳凰”號火星車著陸于火星北極附近區(qū)域，不到1個月后它就有了發(fā)現(xiàn)。6月15日，“鳳凰”號機械臂上的挖掘鏟在著陸點西北角挖出一個大約5厘米深的溝，發(fā)現(xiàn)了約8個明亮的小碎塊。這些碎塊16日時還存在，但到18日卻不見了。研究人員認為，碎塊是原本掩埋于一層薄土之下的水冰，當其暴露于空氣中便被蒸發(fā)掉了?！傍P凰”號所在的位置白天溫度約為-32℃，晚間是-80℃。在火星稀薄的大氣中，水的沸點僅為4℃，很容易蒸發(fā)，而二氧化碳需要在-125℃以下才能變成固態(tài)的干冰，鹽則不會蒸發(fā)，這就排除了明亮碎塊是干冰或鹽的可能性。

根據(jù)這一發(fā)現(xiàn)，科學家認定火星北極確實存在冰凍水，而且當?shù)赝寥赖膲A性環(huán)境與地球上某些區(qū)域相似，符合種植蘆筍等作物的要求。

火星水有點兒咸

美國宇航局近日公布的火星表面存在流動水的證據(jù)，乃是尋找火星水的一項最新成果。這一“重大科學發(fā)現(xiàn)”是科學家們利用火星勘測軌道飛行器上搭載的成像光譜儀發(fā)現(xiàn)的。

火星勘測軌道飛行器從2006年3月就開始收集數(shù)據(jù)，但分辨率高到足以清晰看到地貌的圖像只覆蓋了火星表面的3%。從高清圖像中，科學家分辨出火星表面有狹窄的條狀陰影，這種條狀帶約5米寬，200～300米長，它們會在火星最溫暖的月份出現(xiàn)并增加，然后在一年里的其他時候消失。條狀帶出現(xiàn)在溫度低至-10℃的地方。科學家認為，這是液態(tài)水流過所產生的痕跡，而且還發(fā)現(xiàn)，流過的水是一種高濃度的鹽水。

鹽水中所含有的鹽分并非普通的食鹽，而是高氯酸鹽、氯酸錳和高氯酸鈉，與地球上用于融化路面冰雪的鹽相仿。這些化合物能夠防止水在溫度極低的條件下結冰，從而也就可以解釋水如何能在平均溫度為-65℃的火星上以液態(tài)形式存在?？茖W家說，這些鹽水的來源可能是融化的冰、地下的蓄水層、來自火星稀薄的大氣層中的水蒸氣，或是上述幾種來源的混合。這是一個非常重要的進展，因為它證實了水——盡管是咸水——流淌在現(xiàn)今火星的表面上。

“好奇”號能夠進入火星“水源地”嗎？

科學家接下來的目標是尋找更多可能有鹽水流過的地方?；鹦巧夏切l形的溝壑都分布在陡峭的斜坡上，現(xiàn)有的探測器無法攀登上去?！昂闷妗碧柣鹦擒嚞F(xiàn)在有機會靠近斜坡附近區(qū)域，用它攜帶的儀器對這些區(qū)域進行探測分析。不過，這樣的操作必須遠遠地、謹慎地進行。為什么不盡可能靠近火星上的“水源地”進行實地考察呢？因為科學家擔心，“好奇”號有可能沾染地球上的微生物，從而污染火星這片區(qū)域。人們不知道地球生命對潛在的其他星球生命會帶來什么樣的影響。

為了防止來自地球的探索任務污染了其他行星的原始環(huán)境，國際空間研究委員會起草了關于行星保護的條款。按照這些條款，“好奇”號這種級別的探測器不應進入可能有液態(tài)水流動的區(qū)域。不過有科學家認為，火星上強烈的輻射環(huán)境，尤其是紫外線可能已經殺死了附著在“好奇”號上的地球生物，因此它應該可以進入條形溝壑區(qū)域了。

未來一段時間，科學家將會斟酌“好奇”號到底是造訪這片新發(fā)現(xiàn)的火星“水源地”，還是只是遠遠地觀望一番?！昂闷妗碧柣鹦擒囀?012年8月6日登陸火星的，其使命是尋找火星上的生命元素。2014年12月，美國宇航局宣布，“好奇”號火星車探測到在100萬千克的火星大氣中含有7千克左右的微量甲烷，并于火星巖石的鉆孔樣本中發(fā)現(xiàn)有機化合物。大氣中有甲烷活動表明，火星并非一顆死星。從生物學意義上看，火星上可能有生命;從地質學意義上說，火星可能存在火山爆發(fā)。

美國宇航局火星探測項目首席科學家邁克爾·邁耶說，目前唯一能夠確定火星上是否存在生命的決定性方式，是收集巖石和土壤樣本帶回地球分析，這一任務將由計劃于2020年發(fā)射的探測器來完成。

【責任編輯】龐 ?云