液態(tài)水體導(dǎo)致了南極冰蓋移動嗎

火星距離地球最遠(yuǎn)達(dá)4億公里，是太陽系中與地球最為相似的行星，也是唯一經(jīng)改造后適合大規(guī)模移民的星球。中國首次火星探測任務(wù)將于2020年實(shí)施，將在一次任務(wù)中同時(shí)實(shí)現(xiàn)對火星“環(huán)繞、著陸、巡視”探測的目標(biāo)。

在這次的新發(fā)現(xiàn)中，科學(xué)家推測，火星南極冰蓋下穩(wěn)定的液態(tài)水體中，含有高濃度的高氯酸鹽。鹽水可以與基底的泥沙混合形成污泥，或在基巖上形成局部的鹽水池。這樣高濃度的鹽水中，可能會有生命嗎？我們?nèi)匀徊坏枚?。根?jù)我在青?？吹降拇罅葵}湖推斷，這些鹽湖中，顯然不可能有魚這樣的大型生物，但一些耐鹽堿的微生物仍然是可能的。

這次發(fā)現(xiàn)的液態(tài)水體很大，寬20千米，相當(dāng)于中蒙邊境的貝爾湖的大小。長白山天池寬才3.37千米，顯然要比天池大好幾倍。隨著中國、美國等國家開展新一輪的火星探測任務(wù)，有望獲得高分辨率的雷達(dá)探測數(shù)據(jù)，有可能探測到更小面積的液態(tài)水體。

與地球上的冰蓋一樣，火星極地冰蓋也是經(jīng)歷了數(shù)千萬年才累積起來的。冰蓋的生長和收縮，記錄了火星的氣候變化歷史。這次在冰蓋下面找到液態(tài)水體，對將來利用冰蓋解讀火星氣候變化歷史十分關(guān)鍵。由于冰蓋底部水的摩擦力降低，將使水的流速增加，從而導(dǎo)致冰蓋移動?；鹦潜w的移動到底是什么原因?qū)е碌?，是冰層的變形，還是冰蓋根本就沒有移動？這一問題有待于未來的探測任務(wù)來回答。

對于那些質(zhì)疑將來火星移民可能性的人，我想強(qiáng)調(diào)一下，目前至少可以明確的是，火星上并不缺水。

很可能，人類移民火星不是夢。你，有這個打算嗎？

延伸閱讀：火星找水全記錄

進(jìn)入航天時(shí)代以來，美國人毫無疑問是火星探測的寵兒。他們不僅保持著極高的成功率，而且接二連三的重大科學(xué)發(fā)現(xiàn)使美國至今保持著全球深空探測的領(lǐng)導(dǎo)地位。

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(biāo)是探索火星上有無生物，希望通過生物科學(xué)實(shí)驗(yàn)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(jìn)入新世紀(jì)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(yùn)用了雷達(dá)探測、光譜、質(zhì)譜和中子分析等多方面探測手段，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，并可能發(fā)育過生命。

2001年，奧德賽號發(fā)現(xiàn)水流痕跡：奧德賽號的全稱是2001火星奧德賽探測器（2001 Mars Odyssey），于2001年4月7日發(fā)射升空，同年10月24日到達(dá)火星軌道。這是一顆環(huán)繞火星進(jìn)行探測的軌道器，利用火星大氣阻力進(jìn)行減速以進(jìn)入環(huán)繞火星軌道。2002年1月，奧德賽號氣阻減速完成，同年2月19日開始科學(xué)任務(wù)。

奧德賽號耗資約2.97億美元，由洛克希德·馬丁公司研制，主要承擔(dān)火星探測漫游者（機(jī)遇號和勇氣號火星車）、鳳凰號著陸器與地球之間的通信中繼任務(wù)，同時(shí)探測數(shù)種元素的全球分布及其含量，尋找火星表面水與火山活動的痕跡。

2003年，機(jī)遇號和勇氣號發(fā)現(xiàn)粘土礦物：機(jī)遇號和勇氣號是一對“孿生兄弟”，于2003年年中發(fā)射升空，2004年1月降落在火星，最初“工作任務(wù)”是完成3個月火星探險(xiǎn)，到2013年8月已離開地球10周年。勇氣號于2010年停止工作，而機(jī)遇號依舊孜孜不倦，不斷發(fā)回探測成果。

2013年5月，機(jī)遇號火星車在一塊巖石中分析發(fā)現(xiàn)了豐富的粘土礦物。粘土礦物是水與巖石發(fā)生長期反應(yīng)，導(dǎo)致巖石的化學(xué)成分發(fā)生重大改變而形成的，這說明曾經(jīng)有大量的水流經(jīng)并浸泡這塊巖石。

這塊名為“埃斯佩朗斯6號”的巖石表面覆蓋著塵埃和雜質(zhì)，機(jī)遇號一共嘗試了7次，才磨掉表層物質(zhì)，進(jìn)而分析石塊內(nèi)部的物質(zhì)組成。這塊巖石中的粘土礦物富含鋁，非常類似于地球上的微晶高嶺石，說明當(dāng)時(shí)流經(jīng)巖石縫隙的水是中性的。埃斯佩朗斯6號形成于火星歷史最初的10億年，是機(jī)遇號檢測過的最古老巖石。

機(jī)遇號此前分析過多塊巖石，雖然也都發(fā)現(xiàn)火星曾經(jīng)有過濕潤環(huán)境，證明火星上曾經(jīng)有過水體活動。但是，這些水體大多是酸性的，而生命的進(jìn)化和繁衍需要一個中性的環(huán)境，在酸性環(huán)境中很難通過化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化為生命。此次，機(jī)遇號發(fā)現(xiàn)可飲用的中性水，成為可以支持生命誕生的重要證據(jù)。

2004年，火星快車發(fā)現(xiàn)曾經(jīng)的海岸線和沉積物：如今的火星表面類似于地球上的戈壁灘，是一片不毛之地。但已有證據(jù)顯示，火星上曾經(jīng)兩度存在海洋。大約40億年前，隨著氣候逐漸變暖，埋藏在地下的大量冰融化后涌出地面，形成了最早的火星海洋。之后環(huán)境惡化，液態(tài)水逐漸退回并凍結(jié)于地下。另一次火星海洋則出現(xiàn)在30億年前。

2004年歐洲空間局發(fā)射的火星快車，獲得了火星的可見光圖像數(shù)據(jù)、礦物分析數(shù)據(jù)，以及大氣觀測結(jié)果，證明火星曾經(jīng)有水。但是，曾經(jīng)龐大的火星地表水體后來到哪里去了呢？

2012年2月，火星快車上的雷達(dá)探測結(jié)果展示了火星地表以下60~80米的情況，發(fā)現(xiàn)北部平原的地下存在一層低密度物質(zhì)，可能是某種富含冰的沉積物。這層低密度物質(zhì)讓人不由地聯(lián)想到地球海床中也有類似的沉積物。更重要的是，這層物質(zhì)正好位于此前任務(wù)發(fā)現(xiàn)的火星海岸線以內(nèi)。這說明火星干涸的北部平原在數(shù)十億年前可能是一片汪洋，如今的紅色行星可能曾經(jīng)是一個藍(lán)色星球。

火星的北部平原在數(shù)十億年前可能是一片汪洋（左），火星快車探測器發(fā)現(xiàn)的“海床”沉積物恰好位于火星的古海岸線以內(nèi)（右）。

雷達(dá)探測在火星北部平原發(fā)現(xiàn)了一層低密度物質(zhì)

2005年發(fā)射的火星勘測軌道器發(fā)現(xiàn)仍在流動的液態(tài)水：火星勘測軌道器的高分辨相機(jī)在火星表面發(fā)現(xiàn)了季節(jié)性坡紋，這是一種顏色較暗（即反射率較低）的狹長條紋，在火星表面相當(dāng)活躍。Lujendra Ojha發(fā)現(xiàn)，當(dāng)氣溫上升時(shí)，季節(jié)性坡紋開始形成并發(fā)育壯大，一般在：當(dāng)氣溫下降天氣寒冷時(shí)，這些坡紋又會消失不見。即一般從春季開始出現(xiàn)，在整個夏季變得越來越明顯，到秋冬季節(jié)逐漸消失。由于季節(jié)性坡紋的光譜與水合鹽類物質(zhì)的光譜具有相同的吸收特征，推測季節(jié)性坡紋中存在水合鹽類；最后，根據(jù)季節(jié)性坡紋中光譜監(jiān)測到的水合鹽類含量的變化，可以確定這些季節(jié)性坡紋是由水流作用形成的。這說明，即便在遠(yuǎn)低于零攝氏度的低溫下，火星上仍然存在富含高氯酸鹽的鹵水，并且具有一定流動性。

2008年，鳳凰號發(fā)現(xiàn)土壤中的水：2008年5月25日，鳳凰號在火星北半球的北方大平原著陸。它在北極附近的永久凍土帶采集和分析火星土壤樣本，進(jìn)行了5個月的成功探測，首次證實(shí)火星上確實(shí)有水存在。鳳凰號還發(fā)現(xiàn)了火星土壤中含有高氯酸鹽，這是許多微生物賴以生存的化學(xué)物質(zhì)。

鳳凰號著陸器有一個高溫爐和質(zhì)譜儀的結(jié)合體——熱量和揮發(fā)氣體分析儀，用來分析火星土壤樣品。機(jī)械臂于2008年5月31日首次接觸火星土壤，挖掘的土壤樣品被送到該儀器的高溫爐中密封并加熱。當(dāng)溫度加熱到0攝氏度時(shí)，質(zhì)譜儀檢測到了水蒸汽，證實(shí)火星土壤中含有水冰。鳳凰號上的相機(jī)甚至在著陸腿上觀察到了露珠，說明火星大氣中含有水。當(dāng)高溫爐持續(xù)加熱到1000攝氏度時(shí)，土壤中的其他揮發(fā)性物質(zhì)會蒸發(fā)成氣體，通過惰性載體送到質(zhì)譜儀，即可檢測到土壤中存在的微量有機(jī)分子。

2011年，好奇號發(fā)現(xiàn)黃刀灣淡水湖：2011年11月26日，美國發(fā)射了好奇號火星車，于2012年8月6日登陸火星。好奇號耗資26億美元，重899公斤，外殼寬4.5米。重量是機(jī)遇號和勇氣號的3倍，體積是他們的2倍，大致相當(dāng)于一輛SUV汽車。

好奇號搭載了11種不同的科學(xué)儀器，是人類有史以來制造的體積最大、性能最高，也是最昂貴的火星車。好奇號著陸在火星蓋爾坑內(nèi)中心山脈的山腳下，科學(xué)使命是探索火星在歷史上或如今的環(huán)境下是否適宜生命生存，為最終發(fā)現(xiàn)火星生命做準(zhǔn)備。

2012年9月，好奇號發(fā)回了距離著陸點(diǎn)400米的“格萊內(nèi)爾格”區(qū)域中古老河床礫巖層的圖像。這些圖像展示了礫巖中的石子大小和形狀。石子大小介于沙粒到乒乓球之間，其中不少是圓形的，很像是地球上河床底部的鵝卵石。石子的形狀和大小組合透露出它們是被水流長期沖刷、磨蝕而成的。若要沖刷形成這種尺寸的光滑鵝卵石，河流的水速應(yīng)該為每秒0.2米至0.75米之間，水深在0.03米至0.9米之間。

2012年在蓋爾坑著陸后，好奇號發(fā)現(xiàn)著陸點(diǎn)附近有一個深達(dá)5米的溝槽，其中存在熱異?，F(xiàn)象。好奇號對溝底的沉積巖進(jìn)行了鉆探分析，結(jié)果證實(shí)36億年前那里曾經(jīng)是一個至少存在了數(shù)萬年的湖泊，湖泊長約50千米，寬約5千米。湖泊遺跡所在區(qū)域被命名為“黃刀灣”。

科學(xué)家分析了從黃刀灣兩塊巖石樣本中提取的粘土，發(fā)現(xiàn)湖底區(qū)域的pH值呈中性，鹽度很低，說明黃刀灣曾經(jīng)是一個淡水湖。而當(dāng)時(shí)火星上的其它地區(qū)要么已經(jīng)干涸，要么分布著含鹽量高、不適合生命存活的酸性湖泊。

好奇號在湖底沉積物中還發(fā)現(xiàn)了碳、氫、氧、硫、氮和磷等關(guān)鍵生命元素，表明黃刀灣理論上可以支持一些簡單微生物的生存，這些自養(yǎng)型的原核微生物能通過分解巖石和礦物獲取能量。在地球上某些洞穴和熱泉噴口，也經(jīng)常可以見到這類微生物。

黃刀灣在蓋爾坑內(nèi)的位置