宇宙探秘 那些學校老師從未告訴你的火星衛星“恐懼”和“恐怖”的真相

爲什麼叫它們恐懼和恐怖? 因爲它們不僅名字來自戰神之子 還註定要在未來撞向火星或粉身碎骨 成爲太陽系裏最慘的月亮 三千萬年後 火星會突然多出一圈土星環 正是今天還在天上奔跑的恐懼衛星火衛一 這顆直徑只有22公里的太空土豆 正被火星引力一點點撕扯 表面佈滿12公里長的死亡抓痕 像提前寫好的末日預言 今天我們就從即將崩塌的軌道出發 揭開火星兩顆小衛星背後的驚悚真相和未來希望 這裏是快看宇宙第262期 讓我們關心和璀璨探宇宙奧祕 1877年 天文學家首次發現火衛一和火衛二 可直到1971年 美國宇航局的水手9號探測器拍下它們的清晰照片 人類才真正看清這兩顆衛星的模樣 它們根本不像月球那樣圓潤規整 反而像兩顆被隨意丟棄的太空土豆 表面佈滿隕石坑 連軌道都透着不尋常 它們是太陽系裏離主行星最近的衛星 火衛一離火星表面僅約9400公里 繞火星一週只要7小時39分鐘 火衛二稍遠 距離火星表面約23500公里 可即便這麼近 要是你站在火星表面卻很難看到它們 火星的球面曲率會把它們藏起來 就算站在赤道上 火衛一看起來也只是顆普通小行星 火衛二則像一顆暗淡的星星 原因很簡單 它們實在太小了 火衛一直徑約22公里 火衛二隻有約12公里 還不到月球直徑的1% 是太陽系裏最小、最暗的衛星 這麼小的體積 火星的引力自然能把它們牢牢鎖住 長久以來 科學家都覺得 火衛一和火衛二是雙胞胎 直到NASA的海盜號探測器 拍下細節照片 火衛一表面佈滿密密麻麻的長條形溝槽 這些溝槽最長達12公里 寬約200米 有的還交叉重疊 看起來像是被反覆刮擦過 其他天體表面也有溝槽 但沒有一個像火衛一這麼密集 這些溝槽到底是怎麼來的 科學家提出了三種猜想 最後一種竟預示了火衛一的末日 火衛一表面有個直徑約9公里的大隕石坑 名叫斯蒂克尼坑 爲紀念發現火衛一的科學家阿薩夫·霍爾的妻子而命名 有人認爲 曾有一顆小行星撞上火衛一 巨大的衝擊力不僅砸出斯蒂克尼坑 還震出了這些溝槽 但這個猜想很快就被推翻 探測器發現 溝槽大多分佈在隕石坑周圍 而非坑內 顯然不是撞擊直接造成的 而且交叉的溝槽說明 火衛一可能經歷過多次衝擊 不可能是一次撞擊的結果 另一種觀點認爲 小行星撞擊火衛一後 濺起的岩石碎片沒有飛遠 反而被火衛一的引力拉回來 以陡峭的角度反覆撞擊表面 畫出交叉的溝槽 這個解釋能說通溝槽的交叉問題 可新的疑問又來了 如果真有這麼多碎片 要麼會被火星引力捕獲 要麼會落到火衛一表面 形成碎石堆 可探測器至今沒在火星或火衛一上 找到這些碎片的痕跡 這個猜想也站不住腳 前兩種猜想都失敗後 科學家把目光投向火星本身 或許這些溝槽 就是火星引力拉扯火衛一的證據 就像地球與月球之間存在潮汐力一樣 火星對火衛一的引力也會產生拉扯作用 但火衛一離火星太近 這種拉扯力比地月之間強得多 數據顯示 火衛一每一百年 就會向火星靠近約兩米 體積也在慢慢縮小 火星的引力 會不斷拉伸火衛一的表面 形成溝槽 隨着它越來越近 這種拉扯會越來越強 科學家預測 再過三千萬到五千萬年 火衛一要麼會撞向火星表面 要麼會被火星引力撕成碎片 形成一圈圍繞火星的光環 就像土星的光環一樣 也正因如此 火衛一被稱爲註定毀滅的火星衛星 除了溝槽 火衛一和火衛二的身世也充滿爭議 早期有人認爲 它們是火星的碎片 就像月球可能是地球被撞擊後形成的那樣 火衛一和火衛二也曾是火星的一部分 後來脫離母體成爲衛星 但NASA的火星全球勘測者探測器發現 火衛一和火衛二的成分和隕石小行星更接近 反而和火星岩石差異很大 結合它們不規則的形狀 科學家提出新觀點 它們原本是火星和木星之間小行星帶的居民 某天因爲某種原因脫離小行星帶 被火星的引力捕獲 成了火星的衛星 不過這個觀點也有疑問 小行星被行星捕獲並不少見 但火衛一和火衛二已經繞火星運轉了幾十億年 軌道卻一直很穩定 要知道火星的大氣層非常稀薄 很難像地球這樣溫柔地捕獲小行星 它們本該早就脫離火星軌道纔對 至今這兩顆衛星的身世仍是個未解之謎 與探月相比 遠征火星是另一個量級的挑戰 主要難在兩點 距離遙遠 返程艱難 地月距離約38萬公里 而地火距離最近時也有約5500萬公里 最遠時甚至超過4億公里 這意味着前往火星的任務幾乎無法獲得地面補給 宇航員必須在火星上獨立生存數月 而非像登月那樣短短几天 此外 火星雖然引力比地球小 但卻比月球大得多 更復雜的是 火星有一層非常稀薄的大氣 這層大氣在降落時能幫助減速 節省燃料 但在起飛時又會成爲阻力 要把飛船從火星表面重新發射回地球 需要巨大的能量 任何長期任務都需要兩大支撐 能源和水 能源很好理解 水則更爲關鍵 因爲它不僅能維持生命 更能通過電解分解成氫氣和氧氣 氧氣供人呼吸 而氫氧混合就是高效的火箭燃料 以我們發射的伊利號火星車爲例 將一噸重的它送上火星 需要發射總重約500噸的火箭系統 如果想把它再從火星帶回地球 所需的燃料將是一個天文數字 尤其是如果只用一艘飛船 完成所有步驟的話 顯然 我們不可能從地球帶足所有返程燃料 一路運到火星表面再帶回來 目前的思路主要有兩個 在火星上就地製造燃料 把返程所需的燃料 提前存放在火星軌道上 就像建立一個太空加油站 爲何火星加油站比月球加油站更優 在火星上製造燃料是可行的 火星兩極有巨大的水冰蓋 電解水就能得到燃料 但問題在於 初期的火星任務活動範圍有限 很難長途跋涉去極地取冰 雖然好消息是 火星赤道附近也可能有地下冰層 但開採它們同樣需要消耗大量燃料 從火星表面起飛 所需的燃料成本遠高於月球 逃離月球引力 每10噸重的飛船需要約7.5噸燃料 而逃離火星引力 每10噸飛船則需要約20噸燃料 如果你打算回家 飛船的大部分質量都將是燃料 在火星上製造的每一份燃料 都要爲離開火星支付高達三分之二 甚至更多的重力水 這時 火位一和火位二的優勢就凸顯出來了 如果能在它們上面建立燃料工廠 整個任務流程就優化了 從地球出發的飛船 只需攜帶抵達火星軌道的燃料 在軌道火位加油站加註燃料後 再降落火星 在火星表面利用本地資源製造燃料 用於起飛返回軌道加油站 最後在軌道加油站加滿燃料 踏上歸途 這兩顆衛星小得可憐 引力微乎其微 宇航員甚至能徒手拋投燃料罐 從它們表面起飛 所需的燃料成本極低 因此 一個理想的場景是 在火位一或火位二上 建立自動化燃料工廠 這樣 它們不僅能成爲前往火星的前哨站 還能成爲連接地球與火星的 星際高速公路服務區 對於使用阿爾德林循環器的任務來說 在火位上有個基地尤其方便 宇航員可以在火星軌道登上 或離開循環器 而不必等待漫長的整個循環週期 當然 最大的未知數是 火位一和火位二上到底有沒有水冰 因爲它們太小 無法保有大氣和水體 即使有水冰 也可能深埋地下 在派遣載人任務前去建設前 我們最好先派機器人去探明情況 即使沒有水冰 也並非絕路 我們可以從海洋的岩石和礦物中 提取氧氣 作爲火箭氧化劑 而燃料所需的氫 則可以從火星大氣中 提取二氧化碳來製造甲烷 這比直接儲存液氫更容易 這樣 大部分火箭推進機的質量 依然可以在火星系統內解決 大大減輕從地球的運輸負擔 長遠來看 火位一和火位二的價值 遠不止於此 它們是由大量岩石和金屬組成的 我們可以利用這裏的材料 爲火星基地提供照明和能源 或爲未來改造火星氣候提供支持 在火星軌道上 部署人工磁層 保護火星大氣不被太陽風波時 生產航天器部件 空間站模塊等 利用其獨特的軌道位置 建設連接火星表面的低成本運輸系統 雖然它們的體積無法與火星相比 但其戰略地位極其重要 它們很可能成爲未來 火星文明崛起的關鍵支點 甚至可能成爲地外政治和經濟活動的中心 從發現火星到幫助人類登陸火星的加油站 再到未來開發太陽系的跳板 火位一和火位二的潛力巨大 它們首先是幫助我們 征服紅色星球的關鍵踏板 未來更可能成爲 真正點亮火星 守護火星的太空造船廠 人類的火星之夢 或許正要從這兩顆不起眼的小石頭開始 你認爲我們能實現嗎?