火星發現35億年前河流沉積物,那麼水都哪去了?

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儘管液態水乃地球上的生命所必需,但火星上是否有水,對於證明這顆紅色星球上是否有微生物並無直接意義,因為火星環境之嚴苛,並不只有「乾燥」這一點——直射的宇宙射線,已使科學家對在火星表面尋找生命不抱太多希望。

但這顆星球曾經以及現在是否含有水,卻對本世紀30年代首次載人登陸火星的計畫,至關重要。

據《每日科學》網站近日消息稱,美國科學家發現,存在于火星表面的、壯觀的河流沉積物,記錄了這顆紅色星球35億多年前的表面環境。而這項證據能有力支持火星表面存在液態水的論點。

對人類而言,荒涼的紅色星球一直是最富吸引力的地方。因為如果我們想在太陽系內尋找可供未來殖民的星球,那麼火星的條件算得上「友善」了——至少和其他行星相比是這樣。

科學家認為,火星與我們的距離較近;火星在數十億年之前也曾擁有過水和大氣,且現今還留有殘跡;另外,火星和地球一樣擁有高山、平原和峽谷。

但可怕的是,火星大氣密度僅為地球大氣密度的1%左右,而且寒冷、乾燥。此外,火星上沙丘和礫石遍佈,火星可謂一顆「沙漠行星」。所以,最初人們幾乎認為,不可能在火星上找到水。

然而,2008年6月20日,美國國家航空航天局(NASA)的鳳凰號火星車給了我們火星上有冰存在的直接證據。當時,鳳凰號在火星上發現了8粒白色物體,4天后,這些白色物體憑空消失,科學家判斷它們昇華了,而鹽不會有這種現象,所以它們很可能是冰。下圖顯示了「鳳凰」號著陸器腳架上凝結的液滴。從左到右依序為鳳凰號登陸後第4、31、44天拍攝。

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這是一個偉大的開端。自此,伴隨著探測和資料分析能力的不斷進步,在火星發現水的探索之路就此展開。

此次,美國德克薩斯大學奧斯丁分校傑克遜地球科學學院研究人員B·T·卡德納斯及同事,利用火星軌道探測器拍回的高解析度圖像和地形資料,發現有河流沉積物存在於紅色星球表面。

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他們在火星上一個名為Aeolis Dorsa的區域觀察到了這些沉積物。這一區域被認為是古代河流衝擊造成的三角洲地區。研究人員認為,這是他們觀察過的火星上最壯觀和密集的河流沉積物。團隊隨後確定了其沉積模式,以及由海岸線遷徙導致的沉積樣式變化,進而發現,這些沉積物記錄了火星35億多年前的表面環境,它們能夠支持火星表面存在液態水的觀點。

研究人員指出,這項新證據進一步佐證了火星表面有水。這些在火星古代環境下產生的沉積紀錄,和地球上的情況非常相似。按此前的研究結果,海洋可能曾兩度覆蓋紅色星球的表面:一次發生在約40億年前,當時火星比現在溫暖很多;另一次則在十幾億年前,當時地下冰融化湧上地面,可能只是形成了臨時性的海洋,因而,它存在的時間還不足以形成生命。

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火星曾經如此濕潤,為何現在變成這副模樣?這是關於火星的無數議題中被揣測最多的一項。

NASA對此的看法是,「正因為我們對火星知識匱乏,才使結論顯得如此不確定。」於是,號稱行動派的他們依靠大量發掘火星有水的實證,來累積更多火星地質變化的資訊。

在2008年6月石破天驚的發現後,同年7月末,NASA科學家再次宣佈,鳳凰號探測器在火星上加熱土壤樣本時鑒別出有水蒸氣產生。

在鳳凰號之後,「好奇」號承繼了火星找水的衣缽。2013年3月,好奇號發現火星岩石中存在水合礦物質的可靠證據,而且對它挖掘出的泥岩岩石粉末樣本進行分析表明,火星遠古時期的環境狀況適宜微生物生存。

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2015年9月,NASA在火星上首次發現了存在液態水的「強有力」證據。這是一種「高濃度鹽水」,會在最和暖的季節出現。而人類在火星上「跟著水走」的探索,至此有了一個確鑿的驗證。

在這些考察中,科學家逐漸明白,在漫長的時間裡,火星的確丟失了它的水。加州大學研究人員的分析認為,可能在第二次海洋出現後的100萬年內,火星的水又重新凍結成冰,再次存於地下;或者變成水蒸氣,逐漸蒸發到大氣。天文學家甚至可以計算火星散失的水量,倒推出火星上曾經含有的水量。

直到現在,有關火星上水的起源、豐度和歷史都還存在爭議,科學家仍然不會放棄追問「火星上的水都哪去了」。從溫暖到極寒;從潮濕到乾燥,這其中的轉變究竟是如何發生的?或許人類要真正踏上火星土地之後,這些問題才能得到解答。

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