循水而行 探索火星

尹怀勤

美国宇航局不久前宣布，科学家找到了火星表面存在流动的液态水的“强有力”证据。水是生命之源，液态水对于维持生命至关重要，寻找火星上可能存在的生命同样要循水而行。多年以来，科学家们一直在为寻找火星水而不懈努力，并逐步取得了一些发现。

“火星快车”的发现

早在17世纪，荷兰天文学家就发现火星两极地区有白色覆盖物，并随火星季节而变化。早期的航天探测表明，火星南北极冠既有干冰又有水冰。如果这些水冰全部融化并均匀地分布在火星表面，就会形成一个10米厚的水层。

自从20世纪60年代人类发射航天器对火星进行探测以来，随着技术的进步和手段的改进，成果接连涌现。

2003年12月24日开始环绕火星运行的欧洲空间局的“火星快车”航天器，最初探测工作的显著成果就是发现火星南极拥有大量的冰冻水。2004年1月23日，欧空局发布公告称，“火星快车”的科学仪器对火星南极地区上空水蒸气分子进行了分析，确认该地区存在着水冰。这些水冰部分地裸露在火星表面上，并没有被干冰全部覆盖。同年3月17日，法国空间天体研究所称，“火星快车”发回的影像显示，火星南极有3个区域中明显含有水冰。科学家们通过分析“火星快车”探测到的数据发现，火星表面有许多被水侵蚀的痕迹，说明火星过去曾经存在液态水。这和美国的“勇气”号与“机遇”号两辆火星车后来的实地考察结果不谋而合。

2005年，一个由英国开放大学地质学家默里牵头的国际研究小组通过对“火星快车”传回的照片进行分析，在火星表面发现了一处与欧洲北海面积差不多大的冰冻水域，其表面可见平整的大块浮冰。专家指出，这个冰海位于火星北纬5度、东经150度的一个名为“极乐世界”的平原。冰海平均厚度达45米，长度900千米，宽度800千米，覆盖了72万平方千米的面积，形成年代距今已有500万年。这是首次在火星赤道近处发现冰冻水，且是如此大面积的区域。

“勇气”号与“机遇”号的发现

美国宇航局的“勇气”号和“机遇”号火星车于2004年初先后登陆火星，开始了它们的找水之旅。“勇气”号在火星“哥伦比亚”山脉区域发现了被称为“水信号矿石”的针铁矿，而“机遇”号则在火星另外一侧发现了黄钾铁矾矿，它同样指示了“水信号”。

作为一种水合铁氧化物，地球上的针铁矿石仅在有水的环境下生成，无论水是处在气体、液体还是固体的状态。既然地球上的这两种铁矿的形成都离不开有水的环境，那么“勇气”号和“机遇”号两辆火星车分别在火星经度相差180度的两处地点发现了针铁矿和黄钾铁矾矿，无疑提供了火星曾经有水活动的强有力的证据。

“凤凰”号的发现

2008年5月25日，美国宇航局的“凤凰”号火星车着陆于火星北极附近区域，不到1个月后它就有了发现。6月15日，“凤凰”号机械臂上的挖掘铲在着陆点西北角挖出一个大约5厘米深的沟，发现了约8个明亮的小碎块。这些碎块16日时还存在，但到18日却不见了。研究人员认为，碎块是原本掩埋于一层薄土之下的水冰，当其暴露于空气中便被蒸发掉了。“凤凰”号所在的位置白天温度约为-32℃，晚间是-80℃。在火星稀薄的大气中，水的沸点仅为4℃，很容易蒸发，而二氧化碳需要在-125℃以下才能变成固态的干冰，盐则不会蒸发，这就排除了明亮碎块是干冰或盐的可能性。

根据这一发现，科学家认定火星北极确实存在冰冻水，而且当地土壤的碱性环境与地球上某些区域相似，符合种植芦笋等作物的要求。

火星水有点儿咸

美国宇航局近日公布的火星表面存在流动水的证据，乃是寻找火星水的一项最新成果。这一“重大科学发现”是科学家们利用火星勘测轨道飞行器上搭载的成像光谱仪发现的。

火星勘测轨道飞行器从2006年3月就开始收集数据，但分辨率高到足以清晰看到地貌的图像只覆盖了火星表面的3%。从高清图像中，科学家分辨出火星表面有狭窄的条状阴影，这种条状带约5米宽，200～300米长，它们会在火星最温暖的月份出现并增加，然后在一年里的其他时候消失。条状带出现在温度低至-10℃的地方。科学家认为，这是液态水流过所产生的痕迹，而且还发现，流过的水是一种高浓度的盐水。

盐水中所含有的盐分并非普通的食盐，而是高氯酸盐、氯酸锰和高氯酸钠，与地球上用于融化路面冰雪的盐相仿。这些化合物能够防止水在温度极低的条件下结冰，从而也就可以解释水如何能在平均温度为-65℃的火星上以液态形式存在。科学家说，这些盐水的来源可能是融化的冰、地下的蓄水层、来自火星稀薄的大气层中的水蒸气，或是上述几种来源的混合。这是一个非常重要的进展，因为它证实了水——尽管是咸水——流淌在现今火星的表面上。

“好奇”号能够进入火星“水源地”吗？

科学家接下来的目标是寻找更多可能有盐水流过的地方。火星上那些条形的沟壑都分布在陡峭的斜坡上，现有的探测器无法攀登上去。“好奇”号火星车现在有机会靠近斜坡附近区域，用它携带的仪器对这些区域进行探测分析。不过，这样的操作必须远远地、谨慎地进行。为什么不尽可能靠近火星上的“水源地”进行实地考察呢？因为科学家担心，“好奇”号有可能沾染地球上的微生物，从而污染火星这片区域。人们不知道地球生命对潜在的其他星球生命会带来什么样的影响。

为了防止来自地球的探索任务污染了其他行星的原始环境，国际空间研究委员会起草了关于行星保护的条款。按照这些条款，“好奇”号这种级别的探测器不应进入可能有液态水流动的区域。不过有科学家认为，火星上强烈的辐射环境，尤其是紫外线可能已经杀死了附着在“好奇”号上的地球生物，因此它应该可以进入条形沟壑区域了。

未来一段时间，科学家将会斟酌“好奇”号到底是造访这片新发现的火星“水源地”，还是只是远远地观望一番。“好奇”号火星车是2012年8月6日登陆火星的，其使命是寻找火星上的生命元素。2014年12月，美国宇航局宣布，“好奇”号火星车探测到在100万千克的火星大气中含有7千克左右的微量甲烷，并于火星岩石的钻孔样本中发现有机化合物。大气中有甲烷活动表明，火星并非一颗死星。从生物学意义上看，火星上可能有生命;从地质学意义上说，火星可能存在火山爆发。

美国宇航局火星探测项目首席科学家迈克尔·迈耶说，目前唯一能够确定火星上是否存在生命的决定性方式，是收集岩石和土壤样本带回地球分析，这一任务将由计划于2020年发射的探测器来完成。

【责任编辑】庞  云