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火星尋水記

2019-01-04 01:04
農(nóng)村青少年科學探究 2018年10期
關(guān)鍵詞:冰蓋液態(tài)水液態(tài)

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?;鹦牵呀?jīng)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(qū),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(jié)果并沒有獲得火星生命的證據(jù)。

進入新世紀以來,人類先后發(fā)射環(huán)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(zhì)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(fā)現(xiàn)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(jù),證明火星表面曾經(jīng)有過大規(guī)模的水體活動,暗示火星曾經(jīng)有過適宜生命繁衍的環(huán)境特征。

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

冰再多,也不能繁衍生命,我們更希望能夠發(fā)現(xiàn)液態(tài)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。火星夏季的赤道地區(qū),在一些斜坡上,發(fā)現(xiàn)了一些奇怪的暗色條紋,可能是融化的液態(tài)水,但只是季節(jié)性出現(xiàn),這還不夠。要有生命,就要有穩(wěn)定的液態(tài)水體,但火星上一直沒有發(fā)現(xiàn)。

在人們的印象中,水是以液態(tài)存在的、可以流動的物質(zhì)。雖然人們早就發(fā)現(xiàn)了水在火星的存在,卻鮮見能夠流動的液態(tài)水。火星表面的大氣壓強僅有地球海平面大氣壓的0.6%。在這種環(huán)境下,液態(tài)水不是被蒸發(fā)就是被迅速凍結(jié),很難以液態(tài)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(jié)構(gòu)。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(tài)二氧化碳構(gòu)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(xiàn)在要更濃密,溫度也比現(xiàn)在更高,能夠允許大量的液態(tài)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(xiàn)今的火星上,除了零星出現(xiàn)的液態(tài)水特征外,很難見到像南北極冰蓋這樣大規(guī)模的液態(tài)水分布。

在地球上,地質(zhì)學家們已經(jīng)在南極洲和格陵蘭島的冰層下發(fā)現(xiàn)了地下湖。來自地球內(nèi)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(fā)射的火星快車探測器給了科學家們證實這個假說的機會。火星快車上搭載的MARSIS儀器,能夠發(fā)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(shù)探測火星表面的地形地貌和電離層性質(zhì)。更有趣的是,MARSIS儀器裝備了兩個設(shè)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(nèi)部結(jié)構(gòu)回波,從而使科學家們能夠發(fā)現(xiàn)火星內(nèi)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(shè)備在2012年5月到2015年12月間的觀測數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)在火星南極冰蓋地區(qū)的雷達信號出現(xiàn)明顯異常,形態(tài)與地球南極冰川下的液態(tài)水湖相似。

科學家們不能用現(xiàn)有設(shè)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(fā)現(xiàn)之前,意大利的科研團隊花了兩年的時間分析原始觀測數(shù)據(jù),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(fā)現(xiàn),該液態(tài)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(tài)?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(tài)。

這是迄今為止人們在火星上發(fā)現(xiàn)的最大規(guī)模的液態(tài)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(huán)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(tài)水,這讓人相信,火星可能具備支持現(xiàn)存生命的條件。

如果該發(fā)現(xiàn)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(xiàn)在是否有生命存在?相信這一發(fā)現(xiàn)會繼續(xù)推動人們對該問題的探索。

顛覆性的科學發(fā)現(xiàn)面對的都是前人從未探索或涉足過的領(lǐng)域,沒有既有的經(jīng)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(fā)現(xiàn)總是伴隨著不確定性。

BBC稱,這雖然是一個大發(fā)現(xiàn)。但對于發(fā)現(xiàn)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(jīng)是一個常識了。尋找生命應(yīng)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(fā)現(xiàn)液態(tài)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?nèi)蘸髮ふ疑该鞣较颉?/p>

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