人類探索火星七大驚人發現：寒冷乾燥的星球曾是地球的孿生兄弟

自從我們向火星發射各類探測器和火星車開始, 科學家已經瞭解了許多關於這個紅色鄰居的情況。 火星離我們實在太近了,我們很走運, 能夠以自己的方式去探索這顆星球。 從宇宙角度上說, 與地球之間平均距離爲2.25億千米的火星 簡直就算是在我們的後院裏了。 如果發射時機合適, 火箭只需要一年不到的時間就能抵達火星。 自1965年以來, 爲了勘測火星塵土飛揚的地貌, 人類已經成功執行了20多次火星任務。 各式各樣的火星探測器輪番登場, 其中包括飛掠器、軌道器、着陸器、火星車。 於是,我們瞭解了很多有關這位宇宙鄰居的信息, 比如火星地表之下的情況和氣象現象。 人類儀器已經繪製了火星各個角落的圖像, 挖穿了火星地表下的一些歷史, 取樣了瀰漫在火星塵土飛揚的大平原上的空氣。 根據各類探測器收集併發回地球的種種數據, 科學家瞭解了許多火星知識。 下面相關的研究報告, 羅列了那些引起巨大轟動的火星發現。 在人類探測器飛掠火星之前, 科學家普遍認爲, 這個行星應該是一個鬱鬱蔥蔥的世界, 到處都是生命的氣息。 早年間,科學家通過望遠鏡發現, 火星表面上存在類似運河的特徵, 便誤以爲那是智慧物種的創造。 然而,在1965年, 水手四號探測器於第一次火星任務中 飛掠這顆紅色行星並拍攝下照片之後, 所有人都知道以前的推斷錯了, 因爲照片中的火星表面非常貧瘠, 根本看不到什麼植物和動物。 多虧了這次任務以及後續的任務, 我們現在知道了, 火星上幾乎沒有液態水, 這顆星球的岩石地表上到處都是撞擊坑, 任憑凜冽的強風颳過, 任憑緩慢移動的沙丘沖刷, 同時還點綴着深邃的峽谷和壯觀的火山。 此外,火星也是太陽系最高 且最大的火山的所在地, 這座火山就是高度接近22千米的奧林匹斯山。 到目前爲止, 對這座火山最精確的測量 來自2004年的火星全球勘測者號探測器。 雖然火星表面現在乾燥無比, 但就科學家目前所知, 這顆星球還是有水的, 只不過不是液態。 在火星上, 水以冰、水蒸氣 還有礦物質結構分子中的原子等形式被鎖定。 相較地球來說, 火星是一個靜止且安靜的地方, 而且就我們目前所知, 火星上也沒有什麼生命, 這顆行星的環境就像凍幹了一樣。 這樣的環境條件 讓火星的地質記錄得以保存數十億年。 我們可以在火星岩石中看到這段漫長的美麗歷史。 隨着我們越發瞭解火星, 對這顆星球的描述就會越來越詳細, 未來可以訴說的故事也會越來越多。 水手4號探測器飛掠火星時, 透過這個星球的氣體外殼 收集到了各種各樣的信息, 其一是火星大氣壓只有地球的大約0.7%, 火星引力也比地球小且沒有磁場, 這導致它無法保有濃厚的大氣層。 實際上,火星大氣已經稀薄到 連來自太陽的熱量都無法很好地保存, 因而也不能讓地表整日保持溫暖。 因此,火星的表面平均溫度低至零下26攝氏度。 如此寒冷的氣溫, 如此低的大氣壓 使得火星表面無法支持液態水的存在。 如果我們把一管液態水放在火星上, 大部分會很快蒸發到火星大氣中, 剩下的則會在火星的嚴寒中凍結成冰。 然而,對沙塵暴來說, 火星大氣已經足夠厚了。 實際上,沙塵暴在火星上非常頻繁, 甚至成了今年可見的標誌性特徵。 1971年,水手九號軌道七福一抵達火星 就發現整個星球都籠罩在沙塵之中。 火星上的沙塵暴實在是太猛烈、規模太大了, 因爲它們可以包裹整個星球並且一連持續數月。 老實說,那兒的沙塵暴很可怕。 在這些沙塵暴中,沉土顆粒會以高達 每小時110千米的速度呼嘯而過。 而且,它們主要由鐵的氧化物構成, 與構成鐵鏽的化學物質一模一樣。 正是這些顆粒賦予了火星標誌性的紅色外貌。 由於火星大氣實在太過稀薄, 從整體上說,這個星球上的沙塵暴 不可能把人吹倒、吹走。 因此,電影《火星救援》中的一個重要細節 其實是不太可能出現的。 馬特達蒙飾演的宇航員馬科沃特尼 不可能出於沙塵暴的原因被困在火星上。 不過,這些攜帶大量顆粒的風 對工程師來說確實算得上夢魘, 因爲這些顆粒會粘在太陽能電池板上, 大大降低電池板的工作效率。 2018年,美國宇航局的機遇號火星車 在工作了成果豐碩的14年半後, 於一場火星全球性沙塵暴中沉寂, 因爲這場沙塵暴完全遮蔽了陽光, 導致太陽能電池無法發電。 從1971年水手9號造訪火星開始, 科學家逐漸收集到大量足以證明 這顆行星上曾經有液態水流淌的證據。 火星的地貌特徵,河流經過形成的水道, 河流石刻形成的溝壑,撞擊坑中的水屍痕跡 以及被拷出裂縫的泥漿地面都表明, 這個星球過去可能不缺液態水。 另外,2005年,歐洲空間局的 火星快車軌道器探測到了含水的火星礦物, 一些晶體結構中會有脂蒸性氫、 氧原子混合物的岩石, 它們可能是在火星表面上有液態水的溼氣形成的。 美國宇航局的號機號火星車 自2012年登陸火星以來, 就一直在蓋爾環行山內溜達,科學家認爲, 那裏之前應該是一片胡牀。 好消息是,號機號火星車已經找到了 那裏曾經有液態水匯聚的證據。 2014年,它拍攝到了具有層狀結構的漏頭。 科學家認爲,這些漏頭是從河流湧向 三角洲地區的粉沙質堆積物。 雖然火星上的液態水很可能存在了 數百萬年甚至數千萬年, 但這些液態水都在二三十億年前徹底消失了。 不過,液態水曾經在火星上存在, 且曾經長時間存在。 這表明,許久之前,火星也曾擁有 濃厚的大氣層和溫暖的環境。 這一切的一切都意味着,古老的火星環境 是一個適合孕育生命的地方。 幾十年來,火星上是否存在液態水 一直吸引着科學家。 這是因爲,水對於星球的宜居性至關重要。 此次,洞察號火星着陸器 此前爲期四年的任務期間收集的數據。 着陸器從其正下方的地面收集了 有關火星地震波速度等變量信息。 科學家據此推斷,地表之下存在哪些物質。 團隊採用了岩石物理數學模型。 該模型與地球上繪製地下蓄水層 和油田的模型相同。 結果顯示,這些數據用充滿液態水的深層破碎火成岩 來解釋爲最佳。 且這些水量十分巨大。 團隊估算出地下水的數量可覆蓋整個星球 深度可達一至兩公里。 這個新水庫並不適合爲未來火星定居點提供水源 因爲它位於火星地殼中部岩石的微小裂縫和孔隙中 距火星表面11.5至20公里。 即使在地球上鑽一個這樣深的洞也是一項挑戰。 然而,這一發現確定了一個 有望在火星上尋找生命的地點 也有助於解答有關火星地質歷史的問題。 瞭解火星的水循環對於瞭解其氣候 表面和內部的演變至關重要。 目前,大量證據都支持 曾有水在火星表面流動的假設。 但那個溼潤年代在30多億年前就結束了。 新發現表明,這些水並沒有逃逸到太空 而是滲入到了地殼中。 洞察號的主要任務是調查火星的地殼 地脈、地殼和大氣層。 它在2022年任務結束前 記錄了有關火星內部的寶貴信息。 此次分析的位置位於着陸器下方。 團隊認爲,假設整個火星的地殼都與之類似 那麼,火星擁有比此前假設的要龐大得多的海洋 水是生命之源。 長久以來,我們一直在火星上尋找水 也找到了液態水存在過的證據 還發現了火星的冰凍海洋。 但現在,火星上究竟還有沒有液態水? 研究團隊分析了NASA火星着陸器 此前4年收集的數據 採用岩石物理數學模型 推斷出火星地層之下應該有液態水 有水,就意味着有孕育生命的可能 人類希望能在自己太陽系的鄰居上 找到真正意義上的生命 證明自己並非宇宙中的孤兒 也爲研究生命起源和繼續尋找地外生命 提供更多支撐。 早在17世紀,科學家就用望遠鏡觀測到了 火星的兩極很明亮 在整體昏暗的行星外觀下顯得尤爲明顯 但直到1969年 人類才通過水手7號探測器 首次拍攝到了火星兩極地區的近距離照片 這顆紅色星球的兩極地區遍佈年輕的冰蓋 按照科學家的估計 它們應該都是在最近500萬年裏才形成的 火星勘測軌道飛行器和火星快車軌道器的 探測結果則表明 火星兩極地區的冰是由一層又一層凝結的二氧化碳 冰凍的水和北風吹來的灰塵組成的 並且會隨着火星季節的變化而增長、收縮 冰蓋中的這些層狀結構 就像地球上樹木的年輪一樣 是可以供科學家深入研究火星季節性氣候的地質記錄 這些冰蓋可能會全部消失 然後又重新形成 也就是存在某種變化週期 跨度可能是幾十萬年 科學家認爲 火星兩極冰蓋之所以會出現這樣的變化週期 是因爲火星的整體溫度 存在上升和下降的變化週期 且成因源不只是火星公轉過程中 與太陽之間的距離遠近變化 計算機模型研究暗示 木星不可忽略的引力拉拽效應 會導致火星自轉 相較之下 地球自轉傾角爲23度 且平均幾百萬年也不過波動三度 在較大的自轉傾角下 火星這顆相對較小的行星的兩極會接收到更多熱量 多到足以使其冰蓋完全消失 火星大氣和揮發物演化任務探測器 與火星全球勘測衛星 從火星高空觀測這顆行星的結果證實 火星沒有像地球那樣的行星雌偶極子 不過啊 進一步的測繪表明 整個火星地球中都分佈有塊狀局部磁場 這些磁場馬賽克來自火星地表的火山岩 它們攜帶着火星剩餘磁場的磁性 行星的磁場屏蔽效應 來自星球內部物質的攪動 由鐵和鎳構成的行星熔融態核心 在流動和轉動的過程中會產生電流 進而爲整塊行星電磁鐵提供動力 看不見的磁場線包括着太陽系大多數行星 其中就包括地球 由於火星比地球小 它的冷卻速度也快得多 因而核心部分早早停止運動 全球性磁層也隨之消失 不過靠近火星表面的金屬 在凝固過程中留下了磁場的信息 保留了部分磁印記 這些散佈在整個火星地殼的局部磁場 催生了與地球迥然不同的極光 極光是來自太陽的大量帶電粒子 落入行星大氣時形成的 在地球上這些鬼魅般的亮光 集中在兩極地區 因爲那裏的磁場最強 但火星極光不但可以出現在兩極地區 也可以在靠近赤道的地方搖曳 因爲沒有全球性磁場約束它們 2021年阿拉伯聯合酋長國的 希望號軌道飛行器拍攝的照片顯示 火星天空中的極光可以呈現出 各種各樣的蜿蜒曲折形狀 科學家相信 很久以前火星並不是如今寒冷荒涼的樣子 那時河流雕刻着峽谷 湖泊填滿了隕石坑 而磁場可能阻擋着太空輻射 防止其侵蝕大氣中的水分 主流理論認爲隨着火星內部冷卻 它的磁場消失了 結束了這一溫暖潮溼的時期 內室的行星可能擁有生命 但研究人員無法就這種情況 發生的時間達成一致 如今美國科學家用一臺新型量子顯微鏡 研究了一顆著名的火星隕石的碎片 這顆隕石是一塊火星岩石 在一次撞擊後飛離火星並落在地球上 研究表明火星磁場一直持續到39億年前 比許多人想象的長了數億年 火星磁場有時會像地球磁場一樣 發生翻轉 這一發現可能有助於揭示火星外和曾經的熔融動力源 當某些種類的含鐵礦物從熔融岩石中結晶時 其內部磁場會像指南針一樣 與行星磁場對齊 從而保留其定向印記 隨後的撞擊事件會加熱岩石 使其被後來的磁場覆蓋 形成多重磁性 環繞火星的軌道飛行器在火星表面的岩石中 繪製了這些殘留的磁信號 但火星上一些最大、最古老的傷疤似乎不包含磁化岩石 大多數研究人員認爲 大約41億年前 在這些隕石坑形成時 磁性動力源已經減弱了 然而 奇怪的是 軌道飛行器卻在火星其他年輕數億年的熔岩中 檢測到了磁信號 這表明該磁場存在的時間比盆地所透露的時間更長 在這樣的強度下 磁場可以幫助偏轉有害的宇宙射線 保護潛在的早期生命形式 以及保護火星大氣免受太陽風的影響 此外 這些礦物也爲火星的內部運行提供了線索 研究人員表示 火星就像地球一樣 每幾億年發生一次磁極反轉 在成千上萬顆具有科研價值的地球隕石中 有一小部分鶴立雞群 科學家原本並不知道它們從哪來 但在海盜號登陸器於1976年登陸火星並隊 火星環境取樣後 針對火星大氣的成分分析證實 這些奇怪的岩石球正是火星隕石 地球科學家收藏了大約300顆這樣的隕石 當外來天體撞擊火星地表後 這些岩石碎片就被建設到太空中 並離開火星 由此產生的碎片會在黑暗的太空中漂浮數千年 直至最後墜入地球 接着 這些來自火星的岩石便催生了成千上萬篇 發表在學術期刊上的論文 並且讓科學家得以近距離研究火星這個秀氣斑斑的星球 人們常把一件火爆事件的發生 形容爲火星撞地球 這從某種程度上說 暗示着火星與地球之間存在緊密聯繫 中國古人早就發現了夜空中這顆紅色的與衆不同的星星 由於它的運行方向和速度漂浮不定 同時又發出瑩瑩紅光 所以給它起名瑩火 瑩瑩火光 離離亂火 意爲瑩瑩的星星令人迷惑 火星雖然距離地球最遠達四億公里 但它已經是太陽系中離地球較近的星星 天文學家數年來的觀測研究 和火星探測器發現的大量證據表明 地球在太陽系的這個鄰居 擁有着與地球極爲相似的自然特徵 從某種意義上來說 火星就像是地球的一個孿生兄弟 就像大航海時代人們對於新大陸的努力探索 當人類的科技出角伸向太空 對於這個地球孿生兄弟的好奇與興趣 與日俱增 從1961年至今 人類已實施火星探測活動達45次 雖然成功和不分 成功的任務一共僅有22次 但是火星一直都是人類開展深空探測的熱點目標 對火星的研究 不僅有助於我們更深入地瞭解 目前我們生存的這顆藍色星球 也爲星際移民提供了無限的暢享 如果要我總結與火星有關的幾大重要發現 那麼火星曾經真的與地球很像 這個發現很可能排在第一位 我們知道火星在誕生之初 並且受到磁層保護 我們知道火星上曾經有過板塊構造活動 只不過彼時的火星地球運動已經減弱 出於某些原因 火星突然進入了一條與地球截然不同的發展軌跡 並且最終變成了如今的這個貧瘠世界 然而在那段田園般的時期 火星可能已經孕育出了生命 2013年 好奇號火星車的探測結果證實 火星岩石中擁有支持生命誕生併成長的所有關鍵化學成分 也是在2013年前後和2018年 好奇號火星車甚至還在火星岩石中探測到了有機物 大多數科學家認爲 火星現在完全沒有生命 但仍有一小部分科學家認爲 火星地下還可能庇護着一些初等生命 但沒有任何人可以確定 這顆紅色星球是否曾經生機勃勃 一句意味着生命可以存在 並不是說一定有生命存在 但它至少證明了我們完全有理由去尋找火星上 曾有過生命甚至現在還有生命的證據 在人們的印象中 火星是一個寒冷乾燥的沙漠行星 但新研究表明 30億到40億年前 火星可能相當溫暖 足以在氣候變冷 結冰之前維持大的暴雨和流水 火星上有古老的山谷和湖泊沉積物 這表明火星表面曾經有大量液態水 然而遠古火星的氣候是溫暖潮溼 還是寒冷乾燥 科學家們目前還未達成一致意見 我們知道火星表面曾有冰凍期 在某些時期水是自由流動的 但我們不知道這些時期具體是什麼時候 持續了多長時間 40多億年前 火星與地球逐漸形成了 這兄弟倆長得太像了 同樣有南極、北極 同樣有高山、峽谷 同樣有白雲、城堡和龍捲峯 同樣是四季分明 甚至連一天的時間都差不多 難怪人們把地球和火星稱爲 太陽系中的孿生兄弟 並由此推測 火星也和地球一樣 由於火星距離太陽比較遠 所接受到的太陽輻射能只有地球的43% 因而地面平均溫度大約比地球低30多攝氏度 晝夜溫差可達上百攝氏度 在火星赤道附近 最高溫度可達20攝氏度左右 火星是否有生命或者是否曾經有生命 是圍繞在這顆星球身上的最大謎團 激發了人類對這位鄰居的無數想象 無論答案是肯定還是否定 都有助於明確地球在整個宇宙中的位置 不過至少就目前來說 研究人員還沒有回答這個問題的方法 我們擁有的火星隕石本就數量有限 且因爲長時間暴露在地球環境中 受地球影響過大 火星探測器的設備則還沒有靈敏到 分辨出等生命形式的程度 目前最好的方法應該是從火星上收集岩石樣本 然後再用地球上最先進的儀器 仔仔細細地檢查 這是我們回答那些問題的唯一途徑 現在伊利浩火星車正忙着在耶澤洛雲石坑內 收集火星岩石樣本 科學家認爲那裏曾經存在液態水 取回這些樣本的返回任務暫定於2027年進行 如果一切順利 這些珍貴標本應該在2023年抵達地球 屆時它們必將開啓人類探索火星的全新時代