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1、火星上昙花一现的水Shea 刊登于 -04-05（本文已刊载于天文爱好者杂志第3期）Richard Kerr文Shea编译所有研究火星的行星科学家都必须面对两件事情：一是有越来越多的证据显示火星曾经布满了水，二是目前的火星表面已彻底干涸。那么火星上的水究竟存在了多长时间呢？在过去的半个世纪里，人们对于“火星曾经是什么样子？湿润还是干旱？”始终摇晃不一定。对于35亿年前火星上曾经也许拥有生命的盼望也是起起落落。但是近来有越来越多的证据表白，火星表面曾经有液态水。在火星历史的初期，火星的表面曾经拥有含盐的浅海、注入火山湖的河流以及色彩斑斓的水成矿物。这些火星表面曾经湿润的特性将会是美国下一代火星车
2、价值19亿美元的“火星科学实验室”（MSL）的探访目的。“火星科学实验室”的探测方针就是“追寻水”，以此来探究火星过去与否能承载微生物。当媒体纷纷曝料火星曾拥有液态水的时候，另一种问题却慢慢浮出了水面。既然火星表面曾经有水，而目前的火星又是彻底干涸的，那么火星上的液态水究竟存在了多长时间？对这个问题的回答直接关系到火星初期与否适合孕育生命。有远古火星地质学家表达，她绝对相信火星曾经有一段时间极为湿润，但是对于火星曾有长时间的潮湿环境表达怀疑。事实上，美国航空航天博物馆的火星河流地质学家也觉得，目前观点几乎更倾向于火星仅仅在一种短临时期内曾处在温暖潮湿的状态。而其他的时间，也许10中的999年，
3、火星的表面都要比地球上的任何一片沙漠还要干冷。因此几乎无法承载生命。昙花一现的潮湿气候从“机遇”号火星车在火星的本初子午线平原上发现古老的沙纹开始，对火星初期潮湿气候的结识已有了巨大的发展。只有地表水而非地下水的流动才可以形成探测到的沙纹所具有的特殊形状。同样地，观测到的某些地质构造只能用早已干涸的含盐浅海来解释。事实上，“机遇”号火星车在本地发现的绝大部分含盐沉积物是先由风吹来堆积，然后和含盐的酸性地下水互相作用而形成的。这些地下水渗出地表之后，在沙丘之间的低地中势必持续存在了相称长的一段时间，否则水成的沙纹就不会形成。但是即便如此，这一片咸水湖也要比地球上盐份最高的地方还要咸得多。在20世
4、纪70年代末“海盗”号火星探测器发回的照片中，发现了众多的河谷，它们均有着向下延伸达数百米深的沟槽。这些沟槽形成于火星的诺亚时期，也就是大概在火星形成之后的10亿年之内。许多行星地质学家觉得是由于水从地下渗出侵蚀而成的。出目前每个河谷源头的水流会冲刷那里的山壁，进而导致塌方，随后水流会慢慢地侵蚀塌方的残骸。同样的过程也造就了地球上的许多山沟。但是近来的研究却显示，原先始终觉得是因水渗入而成的博克斯山沟却是由一次或者多次大洪水所导致的。图片阐明：流水形成的河谷网在火星上存在的时间大概只有几百年。版权：NASA-JPL。目前绝大多数的科学家都觉得，火星上这些初期树状分叉的河谷和地球上的同样是由于河
5、流而形成的。根据环火星探测器所拍摄的影像资料以及测高仪数据，科学家们将火星上的十大河谷地貌和地球上河谷的地貌特性进行了比较。地球上持续时间更长的河流其河道要更宽，同步地球上河流的下游地区也更为平坦。由此得出结论，虽然是在诺亚时期，火星也和目前同样干冷，仅有极为短暂的时间拥有温暖潮湿的气候。初期的火星和南美洲的阿卡塔马很相似，只但是火星的自然条件要更为极端。通过对河谷网的分析，科学家们发现虽然火星上有降雨，那也是以短时间暴雨的形式浮现的。因此火星没有时间来形成类似地球上的复杂河流系统。但是，火星上的侵蚀作用却一点也不比地球上的逊色，这更进一步加剧了火星的干旱。在火星上用不了几百万年的时间降雨就能
6、在山体上形成河谷。但是整个河谷网存在的时间大概只有几百年，最多也就几千年的时间。相对于火星历史的慢慢长河而言，仅仅是沧海一粟。矛盾的泥潭虽然河谷网不约而同地都指向了一种干燥的火星，但是行星科学家们也找到了初期火星曾经极为湿润的证据，甚至于可以形成湖泊。因此便浮现了大肆渲染的新闻报道，“火星曾长期湿润”、“火星初期极有也许拥有生命”等等。但是诸多科学家都觉得，这些湖泊来得快去得也快，持续的时间很并不长。图片阐明：火星上的三角洲也极为“短命”。版权：NASA-JPL。火星上曾长期存在湖泊的最新证据来自直径45千米的杰泽罗环形山。使用环火星巡逻者探测器的最新高辨别率照片，科学家发现了明显的交错沉积层
7、特性。这些特性只有在水缓慢的流过三角洲进入湖泊时才干形成，并且水必须在三角洲里停留足够长的时间才干有物质沉积下来。这意味着杰泽罗环形山中曾有一种“长期”存在的湖泊。但问题是“长期”究竟有多长？对于环形山中的水成沉积，科学家们并无异议。但是有不少的证据证据显示这些沉积也可以在短时间内形成。有数值模拟显示，只要几千年的时间就可以形成观测到的沉积现象。因此这对于那些想在火星上寻找生命的人而言，也许又是一种不大不小的“打击”。火星之水天外来近来一次有关火星初期水的新闻来自7月中旬的英国自然杂志，着实引起了不少媒体的“热炒”。环火星巡逻者探测器上的分光仪在火星上的数千个地方发现了来自黏土的光谱信号，而黏
8、土是必须有水才干形成的。媒体纷纷报道，火星初期曾有几亿年的时间处在温暖、潮湿的状态，是一颗地道的“水”星。相比较而言，做出这一发现的36位行星科学家们比媒体要低调得多。尽管观测显示火星上有黏土的存在，但是这并不意味着黏土就一定位于火星的表面。并且这些光谱观测的数据和一种几乎永久干旱的火星也并不矛盾。如果火星表面的水来自“短时间暴雨”的说法是对的的话，那么是什么引起了在火星上浮现的短时间强降雨呢？一种观点是天外来客的撞击。有科学家觉得，小行星或者彗星的撞击会释放出巨大的能量，这些能量会使得地表下面以及两极的水和冰蒸发进入大气层，然后形成降雨。但是赞成这个观点的人不多。因素是这个理论中所需的巨大撞击只能出目前火星的极初期，由于那个时候碰巧是太阳系形成的初期，天体间撞击事件很频繁也很剧烈。但是这个时间相对于观测到的火星湿润时期而言要早诸多。通过修改和完善之后，新的观点又被提了出来。计算发现，由诺亚时期的小规模撞击所导致的温室效应可以持续几百年的时间，其降雨量可以达到18米，可以侵蚀火星表面至少50米。这一成果和行星科学家们的估计大体相符，由此为火星表面的水提供了一种较为合理的解释。纵观这些成果，似乎会给将来的火星生命探测蒙上一层阴影。但是，在对火星这颗红色的行星进行探测的漫漫长路上，它总能时不时地给我们带来惊喜。Science 07月25日
