濕潤的火星

沈志紅

火星上有水存在的證據重新燃起人們對這個星球的興趣

時間又把一位已逝的美國天文學家帶回到人們的記憶中：帕西維爾·洛威爾（1855～1916）。人們記住他主要是因為兩個緣故：第一，他曾推算在海王星之外還有一顆行星存在；第二，他曾堅信火星上存在有智能生物，并建造有完善的灌溉系統。事實證明，他的兩個預言都各自對了一半。

1930年，他所建立的洛威爾天文臺（位于美國亞利桑那州弗拉格斯塔夫市）第一次在海王星之外成功地搜尋到冥王星。但是令人遺憾的是，直到今天，人們對于冥王星能否真的稱作“行星”仍然存在爭論。今年6月，兩位美國科學家在研究了美國太空總署的火星球面探測器所拍攝的大量火星表面照片后宣稱，火星表面的確存在著大量的水道和溝渠，而形成這些溝渠的原因正是火星表面的水。

雖然這些溝渠并不是洛威爾所稱的灌溉系統，但是這些發現仍然足以令人感到驚異。它喚醒了一個在人們心中縈繞已久的話題：火星表面很可能有水存在。這些水不僅過去存在，今天仍然有可能存在。

自從70年代發射“水手”號行星探測器以來，人們已經得到了許多關于火星表面的水的資料。火星上分布有河道和沖積平原，甚至還有一處巨大的凹陷。很多人將此解釋為古老的海床，海床邊緣是蜿蜒的海岸線。由于表面有隕石撞擊造成的環形山存在，人們推測這些結構的年代非常古老，很可能是距今30億到40億年前。目前，在科學界的一個普遍共識是：火星一度曾是一個非常濕潤、溫暖的星球，只是在最近數十億年來，火星上的氣候才發生了劇烈的變化。

問題是，這些水到哪里去了？

一般的解釋是：它們或者被固定在火星兩極的冰帽中，或者散逸到太空中。余下的則可能以永凍層的形式儲存在地下，因為火星表面的溫度很低，大氣層又很稀薄，因此任何液態的水都不可能在火星表面存在。

但人們并不愿就此放棄。原因很簡單：有水就有生命。火星可能為我們提供除地球之外的宇宙生物的最直接的答案。

此外，如果火星表面真的有水存在，那將為未來火星登陸計劃提供非常大的方便：宇航員可以用水來制造空氣，甚至制備火箭燃料。

1976年美國太空總署發射的兩枚“海盜號”探測器以及1997年發射的“探索者號”探測器均以火星上的沖積平原為目標。去年12月發射的“火星極地著陸者”號探測器也是以火星的南極為著陸點。不幸的是這臺探測器由于著陸系統發生故障而失蹤了。倘若能按原計劃著陸，這臺探測器的主要任務之一便是在凍土層中找尋冰的痕跡。看來，火星探索的信條一直是：追尋水的痕跡。

由此也就不難想見，麥克爾·馬林和肯尼斯·愛吉特的發現給整個世界帶來多么大的震動。這兩位科學家目前正為馬林太空科學系統公司工作。這家公司位于美國加州圣迭哥市，由該公司主持設計的一臺照相機目前正跟隨火星球面探測器一起繞火星軌道飛行。

兩年半以來，這臺照相機已經拍攝下超過65000張火星表面照片，其中有些相當逼真，分辨率可以達到兩米。在超過6萬張照片中，有150多張顯示有水流造成的溝壑。類似結構分布在火星表面120多個不同的地點中。

即使是一個未經訓練的人，在看了這些照片以后，也會很容易地斷定：這些溝壑是由水流形成的。絕大多數溝壑是在懸崖、環形山或是山谷的側壁上發現的。它們的形狀很像地球表面的地下水在涌出時形成的小型泥石流，裹挾著碎石順坡而下，在底部形成扇形的三角洲。由于三角洲下方仍覆蓋有其他結構，三角洲的表面又很少有隕石撞擊的痕跡，科學家們因此斷定，三角洲的形成年代在地質學上很可能是非常晚的，或許只有幾百萬年。但是按照馬林博士的觀點，“它們中的有些結構可能形成的年代非常晚，甚至可能是昨天才形成的。我們不能排除這樣的可能性。”

換句話說，“火星表面在近幾十億年以來沒有水流過”這個理論在現在看來是錯誤的。火星表層之下過去很可能有過液態水存在，而且現在仍然可能有。由于某種偶然的原因，表層下的水涌到地面上來。但是這個結論又引出了兩個新的問題：在火星表面如此低的溫度下，水如何保持液態？水從地下向地表噴發是由什么因素引起的？

一個可能是火星上的火山或地熱活動為地表提供了足夠的熱量，使水保持液態。但絕大多數溝壑都不是在火山地形上發現的，因此這個解釋似乎行不通。此外，大多數溝壑是在靠近火星南極的高緯度地區發現的，而這大概可以算作是火星上最冷的地區之一。溝壑所在的斜坡大多面向極地，因而只有很少量的陽光能夠照射到。而在溫暖的赤道地帶，卻沒有發現任何溝壑。因此，馬林和愛吉特為火星上水的來源提出另外一種解釋。

他們認為，假設火星表層下的水可以隨著地下巖床移動，最后上升到地面。在溫度比較高的地區，水就蒸發掉了，所以在赤道地區沒有溝壑存在。在溫度比較低的地區，蒸發掉的水又重新凝結到地面，形成冰層，阻止下方的水進一步蒸發。聚集在下面的水逐漸增多，最后沖破冰層，形成冰、石塊和泥組成的泥石流。每條溝壑的含水量大約有2500立方米之多。

馬林和愛吉特的這個理論固然很巧妙，但是仍然無法解釋火星上的水為什么能保持液態。目前還存在其他幾種可能的解釋，例如，水中的鹽分使得水的冰點降低；某些地方可能有溫泉；以及某些地方的溫度可能比想象中的要高等等。サ比唬解決謎團最好的解決辦法還是：往火星上發射另一臺探測器。