漫漫火星尋水路

在21世紀(jì)初，美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）下屬的火星探測(cè)計(jì)劃分析小組（MEPAG）曾提出，NASA火星探測(cè)的科學(xué)方向?yàn)榛鹦巧⒒鹦堑刭|(zhì)、火星氣候，以及為載人登陸火星做準(zhǔn)備。而在這些科研目標(biāo)中，水是維持生命的最基本需求，且對(duì)于認(rèn)識(shí)火星氣候的演變、火星地質(zhì)的形成過(guò)程等具有重要的作用；未來(lái)，載人登陸火星也需要用火星上的水作為重要資源?？梢哉f(shuō)，“水”是這些科研目標(biāo)中的焦點(diǎn)，“追蹤水的痕跡”也就成為當(dāng)時(shí)NASA火星探測(cè)的重要戰(zhàn)略目標(biāo)之一。

而在2015年9月底，NASA拋出“火星之謎已解開(kāi)”的重磅新聞。雖然并非是“火星人”大發(fā)現(xiàn)，但卻著實(shí)有著足夠分量——有光譜證據(jù)顯示，火星上現(xiàn)在就有液態(tài)水。若果真如此，也許《火星救援》里的馬克就不需要用火箭燃料制水，也不必再糾結(jié)“今天喝的咖啡源自昨天喝的咖啡”了。

吉他手變身有“奇遇”

那么，究竟是什么樣的證據(jù)，使火星探索領(lǐng)域的科學(xué)家們?nèi)绱藶橹奈枘?？就讓我們先?lái)聊聊它的發(fā)現(xiàn)者——美國(guó)佐治亞理工大學(xué)一位名不見(jiàn)經(jīng)傳的博士生盧金德拉·歐嘉（Lujendra Ojha）。這個(gè)堪稱人類探索火星歷史上里程碑式的發(fā)現(xiàn)，來(lái)源于這位尼泊爾裔仁兄——作為曾經(jīng)的搖滾樂(lè)隊(duì)吉他手，他畫(huà)風(fēng)一變，成了影響人類太空征程的大學(xué)霸，也是令人稱奇。

那么歐嘉是怎樣做出這次重大發(fā)現(xiàn)的呢？2011年，歐嘉還在讀本科的時(shí)候，就開(kāi)始從事火星研究。生逢其時(shí)，他使用的數(shù)據(jù)來(lái)自火星勘測(cè)軌道飛行器MRO搭載的高分辨率相機(jī)HiRISE：這臺(tái)相機(jī)能夠看到火星上1米大小的物體，能對(duì)火星地表進(jìn)行精細(xì)的成像。而當(dāng)MRO飛行器繞火星運(yùn)行時(shí)，還可以多次經(jīng)過(guò)同一地點(diǎn)，這讓歐嘉能夠比較同一地點(diǎn)時(shí)隔一年、一個(gè)月乃至一天的變化。在HiRISE相機(jī)的幫助下，呈現(xiàn)在歐嘉眼中的便是一個(gè)“活的”火星。

當(dāng)歐嘉查看大量火星遙感照片時(shí)，意外地發(fā)現(xiàn)，在火星南半球中緯度地區(qū)的某些隕石坑的陡坡上，有一些“奇怪的東西”——一些深色的線條，寬度約為幾米，長(zhǎng)度可達(dá)幾百米；更奇怪的是，每當(dāng)火星到了夏季，這些線條就出現(xiàn)并蔓延，而到了冬季，又逐漸消失不見(jiàn)。這簡(jiǎn)直就像是什么東西融化之后流淌下來(lái)的一樣！這是個(gè)令人極其興奮的想法！因?yàn)椋钣锌赡艹霈F(xiàn)在那些深色線條里的，正是生命之源—水。

當(dāng)然，作為訓(xùn)練有素的學(xué)霸，歐嘉不會(huì)這么草率地?cái)嘌赃@就是水。他給這些線條起了個(gè)名字，“暫現(xiàn)斜坡條帶”（TSL，后被學(xué)界改稱“季節(jié)性坡紋”，縮寫(xiě)RSL）。接下來(lái)，歐嘉要做的，就是找到證據(jù)，讓人信服地證明，這就是人們夢(mèng)寐以求一直追尋的火星表面液態(tài)水。

季節(jié)性坡紋大起底

如果那真的是水——?dú)W嘉面臨的首要難題是：怎么解釋火星上居然會(huì)有流動(dòng)的水？原來(lái)，火星與太陽(yáng)的距離比日地距離遠(yuǎn)約50%，受太陽(yáng)光照相對(duì)更少，又因?yàn)榛鹦潜旧淼馁|(zhì)量小、大氣稀薄，因此，表面溫度比地球要低不少。大部分時(shí)間，火星上絕大多數(shù)地區(qū)的氣溫相當(dāng)于地球的南極，只有在火星夏季的較短時(shí)間內(nèi)，其赤道附近能達(dá)到0℃以上。但歐嘉所見(jiàn)到的季節(jié)性坡紋，在火星地表溫度已經(jīng)降到0℃以下時(shí)，還會(huì)繼續(xù)存在一段時(shí)間。如果真的是水的話，是怎么做到在冰點(diǎn)以下仍然保持液態(tài)呢？

有一種可能：那水是鹵水，也就是高鹽度的水。我們知道，加入鹽的水，冰點(diǎn)會(huì)降低。實(shí)驗(yàn)室研究表明，加入銨鹽的水溶液，冰點(diǎn)可以降低到零下40℃。果真如此，就能解釋火星液態(tài)水的存在了。

于是，歐嘉使用MRO搭載的光譜設(shè)備CRISM對(duì)火星表面發(fā)現(xiàn)季節(jié)性坡紋的區(qū)域進(jìn)行了研究。結(jié)果顯示，依據(jù)CRISM探測(cè)這些區(qū)域的光譜數(shù)據(jù)，繪制成譜線，其中向下凹的“吸收峰”，與水合鹽類物質(zhì)（高氯酸鹽溶液）的光譜基本吻合。可以據(jù)此推測(cè)，火星上這些季節(jié)性坡紋區(qū)域中存在高鹽度的液態(tài)水。在這個(gè)基礎(chǔ)上，根據(jù)季節(jié)性坡紋中光譜監(jiān)測(cè)到的水合鹽類含量的變化，可以確定，這些季節(jié)性坡紋是由水流作用形成的。

這也一定程度上解釋了水的來(lái)源—高氯酸鹽固體常被用作地球上的干燥劑，它可以吸收火星大氣中的微量水蒸氣，將其固定、富集起來(lái)；而在溫度上升時(shí)，這些水就可以融化釋出。當(dāng)然，由于火星大氣層中包含的水蒸氣極少，也有人認(rèn)為，水的來(lái)源是火星過(guò)去處在冰期時(shí)，埋藏在地殼中的地下水。

找水為了繼續(xù) “搜尋生命信號(hào)”

其實(shí)，這不是人類第一次在火星上探測(cè)到水存在的證據(jù)。在火星水手谷等地，人們?cè)缫寻l(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)古流水的痕跡。降落在火星北極的鳳凰號(hào)探測(cè)器，也曾一鏟子下去挖出一片水冰。不過(guò)，作為第一次發(fā)現(xiàn)“現(xiàn)在”的火星上仍然有液態(tài)水存在的證據(jù)，歐嘉還是立了大功。因?yàn)?，液態(tài)水是孕育生命的搖籃。火星上仍然存在季節(jié)性的液態(tài)水，這個(gè)事實(shí)極大地鼓舞了我們?nèi)祟愄剿骺赡艽嬖诘摹盎鹦巧钡膲?mèng)想。

液態(tài)水是生命的溫床，也一直是地球人引以為傲的資產(chǎn)。不過(guò)多年來(lái)，發(fā)往太陽(yáng)系的探測(cè)器傳回的信息，讓我們?cè)絹?lái)越相信，液態(tài)水并非地球所獨(dú)享，在類地星球上發(fā)現(xiàn)液態(tài)水，也大大激發(fā)了人們到太空“搜尋生命信號(hào)”的熱情。

在木衛(wèi)二歐羅巴，科學(xué)家相信，它厚達(dá)10～30千米的冰面下，由于地質(zhì)活動(dòng)的加熱，存在100千米之深的冰下海洋；而其冰封的表面呈現(xiàn)出的仿佛后現(xiàn)代藝術(shù)般、肆意縱橫的紅褐色線條，也被認(rèn)為是這些地質(zhì)活動(dòng)加熱造成的。如果屬實(shí)，木衛(wèi)二含有的液態(tài)水總量將是地球海洋的兩倍。而在這漆黑廣袤的大洋里，是有可能產(chǎn)生利用地?zé)岫翘?yáng)能維持生命的生物的。2013年，吳彥祖主演的電影《歐羅巴報(bào)告》，就講述了一個(gè)宇航員前往歐羅巴，遭遇大型海洋生物以致全軍覆沒(méi)的科幻故事。

而在土衛(wèi)二，土星巨大的潮汐力加熱了冰層，產(chǎn)生可能不遜于木衛(wèi)二的全球性冰下海洋；太陽(yáng)系最大的衛(wèi)星木衛(wèi)三，也因其極光活動(dòng)被懷疑具有溫暖咸腥的冰下海洋。

如果拿掉“液態(tài)”這個(gè)定語(yǔ)，水在太陽(yáng)系中的存在就更加普遍：在月球極地、在谷神星的隕擊坑中、在冥王星的廣袤冰川山陵，甚至在靠近太陽(yáng)的炙熱的水星上，我們都已經(jīng)發(fā)現(xiàn)固態(tài)水的蹤跡。太陽(yáng)系猶如此，水在宇宙中的豐富程度可能遠(yuǎn)超我們的想象。在那以萬(wàn)億計(jì)的系外行星系統(tǒng)中，又會(huì)有多少溫暖濕潤(rùn)、生機(jī)勃勃的世界呢？

從地球到火星，從火星到無(wú)盡的深空，不知還有多少宇宙與生命的奇跡等待著我們?nèi)ヌ綄ぃ?