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火星尋水記

2019-01-04 01:04
農村青少年科學探究 2018年10期
關鍵詞:冰蓋液態水液態

航天時代以來,人類對火星進行了多次探測,積累了大量的探測資料?;鹦?,已經成為人類除地球以外了解最為透徹的行星。

1976年著陸火星表面的“海盜1號”和“海盜2號”是火星生命探索的先驅,其主要目標是探索火星上有無生物,希望通過生物科學實驗直接確定火星紅色土壤中是否存在生命,但結果并沒有獲得火星生命的證據。

進入新世紀以來,人類先后發射環繞火星的軌道器、著陸在火星表面的著陸器、巡視探測的火星車,開展了高分辨率的地形地貌成像,并運用了雷達探測、光譜、質譜和中子分析等多種探測手段,獲得了流水侵蝕、河流沖擊扇和三角洲等地貌特征,發現了水成礦物和鹽湖沉積、沉積巖石地層,以及極地冰蓋、大氣中的甲烷和水蒸氣等系列證據,證明火星表面曾經有過大規模的水體活動,暗示火星曾經有過適宜生命繁衍的環境特征。

歷史上即便有再多的水,也不如現在去發現有沒有水。于是,科學家發現了火星大氣層中含有少量水汽,而地表也發現了一些水冰。

冰再多,也不能繁衍生命,我們更希望能夠發現液態水。于是,科學家在鳳凰號著陸器的著陸腿上,觀察到了冷凝的水滴——露珠?;鹦窍募镜某嗟赖貐^,在一些斜坡上,發現了一些奇怪的暗色條紋,可能是融化的液態水,但只是季節性出現,這還不夠。要有生命,就要有穩定的液態水體,但火星上一直沒有發現。

在人們的印象中,水是以液態存在的、可以流動的物質。雖然人們早就發現了水在火星的存在,卻鮮見能夠流動的液態水?;鹦潜砻娴拇髿鈮簭妰H有地球海平面大氣壓的0.6%。在這種環境下,液態水不是被蒸發就是被迅速凍結,很難以液態形式存在。

按照目前的探測,水在火星上主要以冰的形式存在,在南極和北極,都有大面積的冰蓋結構。其中北極冰蓋直接裸露在火星表面,而南極冰蓋則隱藏于固態二氧化碳構成的干冰蓋之下。

科學家們推測,在38億年前,火星的大氣層比現在要更濃密,溫度也比現在更高,能夠允許大量的液態水存在于火星表面,甚至還形成了海洋。在火星表面,能夠找到不少可能由水的流動而形成的地貌特征。然而,在現今的火星上,除了零星出現的液態水特征外,很難見到像南北極冰蓋這樣大規模的液態水分布。

在地球上,地質學家們已經在南極洲和格陵蘭島的冰層下發現了地下湖。來自地球內部的熱能融化了冰川的底部,從而形成了這些隱藏的湖泊。因此有科學家推測,在火星的南北極冰蓋下可能也存在類似的過程,即火星可能存在地下湖泊的假說。

2003年,歐空局發射的火星快車探測器給了科學家們證實這個假說的機會?;鹦强燔嚿洗钶d的MARSIS儀器,能夠發射0.8MHz~6MHz的無線電波并接收火星表面和電離層的反射回波,利用合成孔徑雷達等技術探測火星表面的地形地貌和電離層性質。更有趣的是,MARSIS儀器裝備了兩個設置不同的回波接收天線。通過對兩個天線接收到的信號進行綜合處理,MARSIS可以去除火星表面的回波,“過濾”出表層以下的內部結構回波,從而使科學家們能夠發現火星內部的秘密。

來自意大利航天局、意大利國家天體物理研究所、意大利國家科研委員會及3所意大利大學的30多名研究人員組成的團隊公布了一項研究成果。他們分析了歐洲航天局火星快車探測器上的雷達設備在2012年5月到2015年12月間的觀測數據,發現在火星南極冰蓋地區的雷達信號出現明顯異常,形態與地球南極冰川下的液態水湖相似。

科學家們不能用現有設備看到其底部,但估計至少有三英尺深,否則科學家們根本檢測不到。它可能是一個冰下湖,一個含水層,或一層被水浸沒的沉積物。

在公布對火星地下湖的發現之前,意大利的科研團隊花了兩年的時間分析原始觀測數據,盡力排除其他可能性。

該研究負責人、意大利國家天體物理學研究所研究員羅伯托·奧羅塞說,這可能是在火星上找到的首個可供生命棲息的地方。

研究人員還發現,該液態湖的溫度約為零下68攝氏度。遠低于冰點,為什么還能保持液態?奧羅塞解釋說,水中可能溶有鎂、鈣、鈉等火星巖石中的金屬鹽,這些金屬鹽像防凍劑一樣,加上冰蓋帶來的壓力,使這個湖泊在冰點下保持了液態。

這是迄今為止人們在火星上發現的最大規模的液態水,這不禁讓人們有了一個大膽的猜測:在這個寒冷的咸水湖中,可能有過生命的存在,甚至依然存在。

當然,需要指出的是,目前沒有任何跡象表明有火星微生物在那里“游泳”。事實上,這樣環境也不適宜生命的存在?;鹦悄蠘O冰層下的水溫預計在華氏零下90度,遠低于水的冰點。

未參與研究的美國航天局首席科學家吉姆·格林說,極端情況下,生命可以在巖石下生存,火星上有液態水,這讓人相信,火星可能具備支持現存生命的條件。

如果該發現最終得以證實,則將為人們了解火星的氣候歷史提供幫助,也會推動人們對其他地下水源的搜尋。如果將來人們有機會到火星旅游,也將為其提供一個可能的資源。另外,火星的過去或現在是否有生命存在?相信這一發現會繼續推動人們對該問題的探索。

顛覆性的科學發現面對的都是前人從未探索或涉足過的領域,沒有既有的經驗可以參考??茖W家是人不是神,我們的科學探測儀器的性能指標也存在著這樣或那樣的局限,因此科學發現總是伴隨著不確定性。

BBC稱,這雖然是一個大發現。但對于發現生命并沒有決定性影響。研究人員認為,火星表面不適合生存已經是一個常識了。尋找生命應該把眼光投向地下。在那里可以躲過致命的輻射,壓力和溫度也更適合。但問題在于,我們離火星還太遠,并不合適進行更仔細地探測。所以發現液態水,也就是僅此而已。但就像藏寶圖,我們知道哪里有水,會給我們日后尋找生命指明方向。

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