百科：循水而行 探索火星

美國宇航局不久前宣布，科學(xué)家找到了火星表面存在流動(dòng)的液態(tài)水的“強有力”證據。水是生命之源，液態(tài)水對于維持生命至關(guān)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(lái)，科學(xué)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。
　　“火星快車(chē)”的發(fā)現
　　早在17世紀，荷蘭天文學(xué)家就發(fā)現火星兩極地區有白色覆蓋物，并隨火星季節而變化。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(huì )形成一個(gè)10米厚的水層。
　　自從20世紀60年代人類(lèi)發(fā)射航天器對火星進(jìn)行探測以來(lái)，隨著(zhù)技術(shù)的進(jìn)步和手段的改進(jìn)，成果接連涌現。
　　2003年12月24日開(kāi)始環(huán)繞火星運行的歐洲空間局的“火星快車(chē)”航天器，最初探測工作的顯著(zhù)成果就是發(fā)現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(chēng)，“火星快車(chē)”的科學(xué)儀器對火星南極地區上空水蒸氣分子進(jìn)行了分析，確認該地區存在著(zhù)水冰。這些水冰部分地裸露在火星表面上，并沒(méi)有被干冰全部覆蓋。同年3月17日，法國空間天體研究所稱(chēng)，“火星快車(chē)”發(fā)回的影像顯示，火星南極有3個(gè)區域中明顯含有水冰。科學(xué)家們通過(guò)分析“火星快車(chē)”探測到的數據發(fā)現，火星表面有許多被水侵蝕的痕跡，說(shuō)明火星過(guò)去曾經(jīng)存在液態(tài)水。這和美國的“勇氣”號與“機遇”號兩輛火星車(chē)后來(lái)的實(shí)地考察結果不謀而合。
　　2005年，一個(gè)由英國開(kāi)放大學(xué)地質(zhì)學(xué)家默里牽頭的國際研究小組通過(guò)對“火星快車(chē)”傳回的照片進(jìn)行分析，在火星表面發(fā)現了一處與歐洲北海面積差不多大的冰凍水域，其表面可見(jiàn)平整的大塊浮冰。專(zhuān)家指出，這個(gè)冰海位于火星北緯5度、東經(jīng)150度的一個(gè)名為“極樂(lè )世界”的平原。冰海平均厚度達45米，長(cháng)度900千米，寬度800千米，覆蓋了72萬(wàn)平方千米的面積，形成年代距今已有500萬(wàn)年。這是首次在火星赤道近處發(fā)現冰凍水，且是如此大面積的區域。
　　“勇氣”號與“機遇”號的發(fā)現
　　美國宇航局的“勇氣”號和“機遇”號火星車(chē)于2004年初先后登陸火星，開(kāi)始了它們的找水之旅。“勇氣”號在火星“哥倫比亞”山脈區域發(fā)現了被稱(chēng)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(wú)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(kāi)有水的環(huán)境，那么“勇氣”號和“機遇”號兩輛火星車(chē)分別在火星經(jīng)度相差180度的兩處地點(diǎn)發(fā)現了針鐵礦和黃鉀鐵礬礦，無(wú)疑提供了火星曾經(jīng)有水活動(dòng)的強有力的證據。
　　“鳳凰”號的發(fā)現
　　2008年5月25日，美國宇航局的“鳳凰”號火星車(chē)著(zhù)陸于火星北極附近區域，不到1個(gè)月后它就有了發(fā)現。6月15日，“鳳凰”號機械臂上的挖掘鏟在著(zhù)陸點(diǎn)西北角挖出一個(gè)大約5厘米深的溝，發(fā)現了約8個(gè)明亮的小碎塊。這些碎塊16日時(shí)還存在，但到18日卻不見(jiàn)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。“鳳凰”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(diǎn)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(huì )蒸發(fā)，這就排除了明亮碎塊是干冰或鹽的可能性。
　　根據這一發(fā)現，科學(xué)家認定火星北極確實(shí)存在冰凍水，而且當地土壤的堿性環(huán)境與地球上某些區域相似，符合種植蘆筍等作物的要求。
　　火星水有點(diǎn)兒咸
　　美國宇航局近日公布的火星表面存在流動(dòng)水的證據，乃是尋找火星水的一項最新成果。這一“重大科學(xué)發(fā)現”是科學(xué)家們利用火星勘測軌道飛行器上搭載的成像光譜儀發(fā)現的。
　　火星勘測軌道飛行器從2006年3月就開(kāi)始收集數據，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(xué)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(cháng)，它們會(huì )在火星最溫暖的月份出現并增加，然后在一年里的其他時(shí)候消失。條狀帶出現在溫度低至-10℃的地方。科學(xué)家認為，這是液態(tài)水流過(guò)所產(chǎn)生的痕跡，而且還發(fā)現，流過(guò)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。科學(xué)家說(shuō)，這些鹽水的來(lái)源可能是融化的冰、地下的蓄水層、來(lái)自火星稀薄的大氣層中的水蒸氣，或是上述幾種來(lái)源的混合。這是一個(gè)非常重要的進(jìn)展，因為它證實(shí)了水——盡管是咸水——流淌在現今火星的表面上。
　　“好奇”號能夠進(jìn)入火星“水源地”嗎？
　　科學(xué)家接下來(lái)的目標是尋找更多可能有鹽水流過(guò)的地方。火星上那些條形的溝壑都分布在陡峭的斜坡上，現有的探測器無(wú)法攀登上去。“好奇”號火星車(chē)現在有機會(huì )靠近斜坡附近區域，用它攜帶的儀器對這些區域進(jìn)行探測分析。不過(guò)，這樣的操作必須遠遠地、謹慎地進(jìn)行。為什么不盡可能靠近火星上的“水源地”進(jìn)行實(shí)地考察呢？因為科學(xué)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域。人們不知道地球生命對潛在的其他星球生命會(huì )帶來(lái)什么樣的影響。
　　為了防止來(lái)自地球的探索任務(wù)污染了其他行星的原始環(huán)境，國際空間研究委員會(huì )起草了關(guān)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(jìn)入可能有液態(tài)水流動(dòng)的區域。不過(guò)有科學(xué)家認為，火星上強烈的輻射環(huán)境，尤其是紫外線(xiàn)可能已經(jīng)殺死了附著(zhù)在“好奇”號上的地球生物，因此它應該可以進(jìn)入條形溝壑區域了。
　　未來(lái)一段時(shí)間，科學(xué)家將會(huì )斟酌“好奇”號到底是造訪(fǎng)這片新發(fā)現的火星“水源地”，還是只是遠遠地觀(guān)望一番。“好奇”號火星車(chē)是2012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(chē)探測到在100萬(wàn)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)現有機化合物。大氣中有甲烷活動(dòng)表明，火星并非一顆死星。從生物學(xué)意義上看，火星上可能有生命;從地質(zhì)學(xué)意義上說(shuō)，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(xué)家邁克爾·邁耶說(shuō)，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(wù)將由計劃于2020年發(fā)射的探測器來(lái)完成。
　　【責任編輯】龐 云