尋找宇宙中的水

2010-01-01 00:00:00任致遠

科技智囊 2010年5期

從太空俯視地球，最耀眼之處正是覆蓋它表面達2／3的蔚藍的水。大量水的存在，才使得她成為孕育生命的搖籃。液態水作為一種理想的溶劑，可以溶解和運輸大量生命所需的有機物和電解質。而在更大范圍，作為地球物質構成的重要組成部分，它具有足夠高的熱容，能夠有效調節溫度，使得氣候長期處于適宜生命存在的穩定狀態。在地球形成初期，大氣層還不足以抵擋太陽紫外線的照射，正是海洋吸收了大量的輻射，使得生化反應和其后的生命進化歷程在較深的海域得以順利進行。

其實，其他星球上的水分子以及大量液態水對于生命形成起著同樣重要的作用。當然，不同形態的地外生命(例如變形金剛和超人)也許具備更為有效攝取能量的方式，而并不需要依賴水分。但我們相信，某個地方只要有水在流淌，生命存在的幾率無疑會大大增加。于是，世界各國的科學家開始費盡心機、不知疲倦地把眼光投向茫茫太空，一點一滴地尋找散落在宇宙各處的水分子。

早在上世紀70年代，在許多致密星云的深處，甚至是在河外星系的超級黑洞周圍，科學家們就探測到了射電波段的氣態水的微波激射(MASER，Micro-wave Amplification by StimulatedEmission 0f Radiation)，并證實了水分子在整個宇宙中的大量存在。暗星云中的塵埃也含有大量冰粒。不過這些區域的物質密度(10³～10⁶個分子／立方厘米)相比行星而言是極端稀薄的，只有塌縮形成星體之后水冰才有可能大量聚集。因此，與天體生物學相關的水的探測，還是集中在行星系統以內。尋找其他行星的水分，尤其是液態水，即使在目前的技術條件下，仍要面對不少重大挑戰。對于距離較近的月球和火星，可以進行實地考察，但還需要選擇合適的地點，采集合適的樣本，進行正確的分析，才有可能得出可靠的結論。對于更遙遠的行星和衛星，以及太陽系以外的行星系統，目前來看，唯一的途徑是測量水分子的光學特征。這需要設計巧妙、高靈敏和長時間的觀測才有可能實現。人類經過長時間的研究積累，在最近二十年來取得了一系列突破性進展。讓我們逐漸放寬視野，一起簡單回顧整個過程中的一些重大發現。

月宮之水：拒絕液態

月球干燥的地表以下，一直被懷疑含有大量水冰。多顆探月衛星測量發現月球表面氫原子同位素含量大大超出巖石所具有的正常值，因此只可能來自干水分子。阿波羅ll號飛船帶回的巖石樣本中也發現了水成分，但由于密封容器在回到地球后發生泄露，所以無法確定巖石中的水分是否來自月球。最近幾年，包括中國在內的多個國家都啟動了新一輪的探月計劃，其目標之一就是對月球水分的問題給出比較確定的答案。美國宇航局最近實施的2009年撞月計劃，其目標是通過光譜探測來證認月球上水的存在。6月18日，月球坑觀測與傳感衛星(LCROSS)與月球勘測軌道飛行器(LRO)發射升空。在月球軌道上飛行3個月后，月球坑觀測與傳感衛星飛過月球南極上空，并對月球南極的凱布斯環形山地區進行撞擊實驗。

選擇撞擊月球的南極，是因為那里的環形山底部終日不見陽光，藏有水分的可能性極大。結果用月球坑觀測和傳感衛星攜帶的光譜儀對撞擊揚起的兩部分塵埃(一部分由蒸汽和微塵組成，另一部分由更重的巖石物質組成)進行了分析，都找到了水分子的痕跡。美國宇航局據此宣布撞月實驗取得成功。探測結果顯示，撞擊地區的含水量大約在1％左右，而且分布離地表很近。不過，這里的水分與土壤凍結在一起，處于零下240℃。的低溫環境，不會對生命活動帶來太多期望。而一旦離開永久陰影區，任何淺層水分都會在白晝的太陽暴曬中迅速蒸發。所以適合生物活動的大量液態水不可能在月球上大量存在。當然，此次撞月的目的并不是尋找生命，而是為“重返月球”計劃采集數據。NASA希望確認涵水量，以便未來的月球基地可以就地取材，解決燃料和飲用水的問題。

火星之水：證據確鑿

同樣是一片荒蕪，火星不管是表面還是內部似乎都蘊藏著更大的玄機。再加上無數科幻作品的渲染，使得這顆紅色星球更增添了許多的神秘。科學意義上對火星進行實地考察，已經有近50年歷史。截至2009年，美國、歐洲、日本和前蘇聯總共執行了41個探測項目，包括12個地面著陸探測器(其中6個宣告失敗)。而幾乎所有成功執行的計劃都探測到了水冰甚至是液態水存在的證據。時至今日，很多人相信這些計劃所取得的核心成果仍然被有關部門高度保密。不過公開釋放的數據還是有很多看點，足以讓那些熱愛火星而又不太了解真相的人們心潮澎湃，大飽眼福了。對火星上水的探測，主要有四種途徑：—是通過拍攝大范圍的地理地貌來辨認水流侵蝕和沉積的地表形態；二是通過觀察較小區域的地貌直接尋找覆蓋在地面上的水冰；三是采集和鉆取土壤和巖石樣本進行化學分析；四是捕獲大氣中的痕量水分子和羥基(太陽光離解后產物)。多年來這些方面的研究證明火星上不但有水，而且其存在形式異常豐富。

雖然目前火星表面已不存在明顯的液態水，但歷史上水流活動則是不可爭辯的事實。1971到1972年，美國宇航局的火星軌道探測器水手9號在1500千米的低空軌道上，拍攝了7329張高分辨率的表面照片，其中包括干涸的河床和雨水沖刷形成的特有分岔形徑跡。1975年，美國又發射了兩枚海盜號火星探測船，它們攜帶的著陸器成功地進行了首次的陸地勘察。分析了所有探測器傳回的5萬多張照片后，NASA公布了關于火星水分布的多項重大發現：

一是曾經有些地勢較高的湖泊發生“決堤”，猛烈的洪水涌向平原地區，形成沖刷的痕跡；

二是南半球的大多數地區都遍布網狀河谷，很可能是因為長期充沛的降雨而形成；許多火山的山坡上也有明顯雨水沖刷過的痕跡；

三是一些隕石坑的形態仿佛是撞擊產生的熱量融化了凍土，導致泥漿流動而產生

四是地下的火山活動也會融化凍土，匯集成巨大寬廣的河流。期間地表由于失去冰層支撐而下陷，形成著名的“混沌地形”。根據這些地形推算，水流最活躍時，其流量可能是地球上較大河流的上萬倍。而“海盜二號”登陸艙甚至在著陸地點直接觀測到了一望無際的覆蓋著霜凍的土壤。對表面巖土加熱并進行光譜分析(與撞月的意圖相同)確認了當地土壤擁有1％的含水量。另外，研究顯示土壤大量含有硫酸鹽和氯酸鹽，并且集中于地表，因硫酸鹽而板結在一起。這些現象可以很好地歸結為過去的咸水湖甚至是海水蒸發退去的結果。

1997年，美國的“火星環球觀測者”號(Mars Global Surveyor)開始對火星地表進行為期10年的勘測。除了基本的地表拍攝，MGS衛星的“熱輻射光譜儀”(Thermal Emission SpectrometerTES)還會測量一些重要礦物的分布，比如橄欖石。它是火山活動的重要產物，一般深埋在地下，但會被隕石撞擊帶到地表。受到水侵蝕后，橄欖石會分解為幾種不同的鐵礦石和氯酸鹽。所以純凈的橄欖石會示蹤干燥地區而鐵礦石則顯示水流作用。MGS觀測結果顯示，有約0.3％的火星表面(1.1×10⁵平方千米)富含橄欖石，即處于常年干燥的狀態。而其余大部分地區，都有可能被水作用過。

更為驚人的是，MGS還在一些隕石坑的坡面上，拍攝到大量新形成的水蝕溝，強烈支持現階段仍然有雨水或地表水流動。這些特征可能分布在遠離赤道而又不太靠近極區的緯度范圍內。另外，在一些較大河道的內部又分辨出了更細小的水流痕跡，作為充分條件，說明水流維持了相當長的時間。

2001年10月，“奧德賽”火星探測器開始工作。上面攜帶的高能中子探測器，可以詳細探測火星的近地表層兩米以內的含水區域。結果顯示，火星兩極緯度高于55度的區域，近地表層含冰量超過50％，而靠近赤道則遞減至最低2％左右。研究者認為地表的水冰多與粘土和硫酸鹽混合在一起，而更大量水冰可能存在于地下0.5到1.5千米處。隨后的“鳳凰號”探測器確認了土壤大量含水的事實。鳳凰號還在土壤中發現一定量的四氧化氯，它可以降低冰的熔點，從而解釋了在火星低壓環境和比較寒冷的高緯地區還存在水流的事實。

2007年12月，“勇氣號”火星探測器在一片“被熔巖覆蓋的古代湖底”登陸。研究者很快發現該地區富含硅石。硅石一般在高溫的水或蒸汽沖擊巖石后沉積形成。地球上類似的地方如溫泉和海底火山口附近，一般都寄居著大量依靠熱量生存的微生物。火星上的溫泉如果維持足夠長的時間，同樣會造化出大量微生物，只是我們目前還沒有能力鑒別。隨后“機遇號”在MGS探測衛星所選定的一大片赤鐵礦地區著陸，得出兩項重要勘測結果，一是硫酸鹽礦石中存在大量空洞，幾乎肯定是由于流水沖刷掉了其中的一些晶體而形成；二是鐵礦石中含有黃鉀鐵礬，這種羥基化合物說明在數十億年前礦石形成的時候就伴有大量水分。

2006年開始工作的“火星勘測軌道飛行器”(Mars Reconnaissance Orbiter，MRO)進一步確認了溫泉的存在。它的另一個重大發現是捕捉到了由于隕石撞擊而暴露于地表的非常純凈的水冰。MRO在火星緯度高于45度的5個地點都拍攝到了水冰，再次有力證明了火星含水量之充沛。當然，所有這些發現也僅僅是公開發布結果中的一部分。其他探測器如“火星探路者”和歐洲的“火星快車”不僅完全支持上述發現，還得到了更多特征，包括云的形成和水蒸汽向太空逸散等。

對水分的研究，更為清晰地描繪了火星的演化歷史。火星大約形成于距今45億年前，而大量液態水可以追溯到此后不久，并維持了約十億年。最初的5億年稱之為頁硅酸鹽紀(Phyllocian EZoch)，期間隕星撞擊可以釋放出火星內的一些水分，有些彗星自身也可以帶來水分，這段時間的液態水為堿性，從而沉積了大量今天觀測到的硅酸鹽。其后5億年的硫酸鹽紀(TheiikianEpoch)，撞擊逐漸減少，而火星自身火山活動頻繁，最主要結果是形成了濃密的大氣，其壓強超過地球海平面大氣壓強的3倍。潮濕的大氣在火星表面形成廣泛的降雨。由于火山灰富含硫化物，致使這個時期內形成的水分呈現酸性。降水導致一些地區洪水泛濫，形成蜿蜒的河谷和廣袤的沖積平原。10億年的“濕潤季節”過去后，火山活動逐漸減退，火星大氣由于失去原料補給而迅速散去。低緯度的地表水分被強烈的陽光迅速蒸發，高緯則永久凍結。雖然緯度適中的溫暖地帶依然存在，但由于氣壓太低不足以維持液態水的存在，這些地區冬天結冰，夏天升華，形成了火星極冠的年度交替變化。火星南極冠過于巨大，先前被認為主要由固態二氧化碳構成，但火星快車的觀測表明，干冰只占15％，而其余的物質都是水冰。水冰儲量之大，如果全部融化，可以形成覆蓋火星表面的深為5米的海洋。

另外，我們相信從硫酸鹽紀結束至今的35億年間，液態水的活動遠遠沒有停止。地熱能和隕石撞擊都會溶解冰層。較為劇烈的地下熔巖活動使得一些地區出現大量水流，最后塌陷形成混沌地形。而較為溫和的地熱則有可能維持相當長期的濕潤狀態，為生命演化提供必要條件。那么有沒有更為直接的生命證據呢?在機遇號的公開影像資料中找到了一些形狀奇特的巖石。有一塊被懷疑為海百合綱動物化石，不幸的是“機遇號”當時處于自動工作狀態，未能識別這一特征，竟然將“化石”部分打磨掉了!另外有人指出了一些奇特的地表現象，包括在松軟的土壤中忽然出現規則的堅硬表面等。而相關機構未能給出令人滿意的解釋。總之，火星上的生命現象還有待于我們進一步理解，這一過程不僅依賴于探測技術的進步，還取決于計劃執行者對待科學和公眾的態度。木衛二：“潘多拉星”?

木衛二(Europa)和電影《阿凡達》中的潘多拉星一樣，是一顆氣體巨行星的第二顆衛星，并且被認為是太陽系內最有可能存在地外生命的地方。其表面完全被水冰覆蓋，冰層和硅酸鹽地幔之間可能存在深度超過100千米的巨大液態水層，而木星潮汐力的加熱會讓海水保持一定溫度，保障生物能長期生存。最近甚至有研究宣稱接收到了地下海洋里海豚的呼喚。遺憾的是，由于相隔遙遠，對木衛二的實地考察遠不如火星那樣如火如荼。

先鋒10號和11號以及旅行者2號掠過上空，拍攝到一些低分辨率的照片，揭示了其表面縱橫交錯的溝壑(lineae)，使得人們對這顆暗流涌動的星球產生強烈向往。隨后的“伽利略”探測器經過無數波折，終于在1995年12月飛抵木星軌道，對木衛二進行了高分辨率的成像，以及光譜和磁場觀測。取得了(相比火星)雖然有限但十分寶貴的數據，使得科學家可以對水的性質進行深入研究。關于冰殼和地幔之間到底是海洋還是軟冰層的問題還沒有決定性的回答，但所有的科學證據都支持巨大水體的存在。這些證據不但非常重要，而且體現了行星科學中睿智而嚴謹的研究方式，因此盡可能將它們按照研究思路陳述如下：

首先，測量得到的溝壑寬度有時很大，達到20千米。溝壑兩岸的冰層有前后的相對滑移，說明溝壑底部至少是松軟的。在冰層上還發現其他形態學特征，例如隆起和下陷與混沌地形(commara Chaos)。隆起／下陷和周圍地區對比突出，很有可能是因冰層下面物質的膨脹和收縮而引起，而混沌地形如果與地球上的相似區域作類比，則可解釋為漂浮在海面上的一些冰山凍結在一起后形成的形態。

第二，地表的溝壑基本確定是由于受木星的潮汐引力擠壓而形成。木星的潮汐力將木衛二的自轉鎖定，即和月球一樣，只有一面對著地球。于是比較容易用彈性力學來模擬溝壑生成的過程，并與星球表面整體分布形態作比照。結果發現，只有那些紋理清晰，也就是比較年輕的裂紋能夠與模型相符，而年老的裂紋雖然不能直接吻合，但只要將木衛二繞著極軸轉動一個角度，又可以吻合。而且年代越久的裂紋體系，偏離角度越大。這是由于冰殼并未完全被潮汐力鎖定，而仍然有緩慢的額外自轉所致。我們說緩慢自轉也是地下海洋的作用所在，是因為地下海洋的存在使得木衛二的固體核心(地核+地幔)的轉動與冰殼轉動幾乎完全獨立。由于固體核心體積較小，受到的潮汐力也更小，所以至今還沒有和繞轉完全同步，保持著不同的自轉周期。我們知道，液態水仍然有一定的粘滯力，固體核心轉速如果與冰殼不同，就會把力矩傳導到冰殼。所以冰殼雖然已基本被潮汐力鎖定，但在固體核的帶動下就能夠保持著微小的相對轉動。反之，如果沒有液態介質的存在，木星將對木衛二整體施加更大的潮汐力，使得它被完全鎖定，這樣古代裂紋也就不會有移動了。

第三，對木衛二磁場的研究發現，它并不是固有磁場，而是受木星的磁場誘導生成的。如果有大量水體存在，則會溶解巖石中的鹽分形成電解質，并被木星激發感生磁場。而對裂紋的光譜分析確認了其中有溶解的鹽分硫酸鎂。

第四，木衛二冰面的隕石撞擊坑都非常年輕，根據撞擊坑的波紋起伏可以推斷冰層的厚度，計算結果大約是10～30千米，而同位素測定的水／冰層總厚度則超過100千米，因此冰殼下面只可能是液態水。

第五，對于液態水的最大質疑是，由于缺乏大氣，而冰面又不能有效吸收陽光，木衛二的熱量散失率是很高的，唯一能為水層提供熱量的是木星的潮汐力。但根據標準模型，這一加熱功率還是太低，以至于水層在幾百萬年間就會失去熱量而凍結。這一矛盾的解決，來自于研究者發現木衛二的極軸并不完全垂直與繞木星旋轉的軌道面，而是有0.5°左右的偏移，于是潮汐力會產生周期性的緩慢震蕩，在木衛二內部激發羅斯貝波(Rossby wave)。據測算，羅斯貝波的加熱功率是一階潮汐力的200倍左右，因此，液態海洋在理論上可以長期存在。這讓我們聯想到其他一些事實，比如地球的黃赤交角造就了美妙的季節變化，宇宙早期的微小漲落和正反粒子的不完全對等使得物質和星系得以形成，等等。這些現象似乎隱含著一個普遍的規律，那就是自然界經常會輕微偏離數學上的完美對稱態，卻借此演化出更為復雜和精美的事物。

可惜的是，直接探測木衛二的水層和生命活動依然面對相當巨大的困難，以至于目前還沒有新的探測計劃正式啟動。而碩果累累的伽利略探測器也悄悄墜入木星大氣化為一縷青煙。對此我們只能感嘆人類探索未知事物的代價之巨大。

太陽系其他天體：迷霧重重

太陽系的每顆天體都有很多奧秘值得去研究。除了木衛二，土衛六(Titan)被認為是環境比較接近地球的一顆衛星，土星也逐漸深入科學家研究的視野。2009年7月8日，“卡西尼”土星探測器拍攝到了土衛六表面液體反射的陽光。該發現意味著其北半球可能遍布湖泊。不過研究者普遍認為這些湖泊主要由液態碳氫化合物和氨水構成。這些液體是否也可以為生命提供棲息地仍然是有待研究的問題。

天王星和海王星密度與水接近，使得一些人猜測這兩顆巨行星可能基本由液態水構成。它們的表面溫度都非常低-(天王星-220C°，海王星-210C°)，而接近核心處都增加到幾千度，但在8百萬倍大氣壓強的高壓下，水還是維持在液體狀態。是否在某些地層會有溫度適宜生命生存的液態水存在呢?這又是一個有趣而困難的問題。

漫步到更加遙遠的地方，無數的小天體在太陽系邊緣游蕩，構成龐大的奧爾特云。它是50億年前形成太陽系的氣體和碎片，范圍可以延伸至一光年遠。其中包含了百萬量級的彗星核與其他小行星。彗星核含有50％以上的水冰，當這些天體受到引力擾動落入太陽系內部后，就會為行星和衛星帶去或多或少的水分。彗星核與太陽并非是等距離的，受到的光照也不相同，因而會保持有不同的氘(Deuterium)豐度。因為地球上海水的氘豐度明顯低于太陽系外圍的測量值(尤其是天王星和海王星)。之前，有人據此反駁地球上的水源來自彗星的假說。但2001年對C／1999 S4彗星水分的氘豐度測定卻給出了非常接近地球的的值。對該彗星的其他一些化學測量顯示它來自木星軌道附近而不是太陽系外圍。科學家據此推斷，太陽系形成初期的小行星帶應該更加靠近內部，它們對地球的撞擊帶來了大量的水分，而這些水分具有較低的氘豐度，后來，內部的彗星核大部分被木星和土星的“引力彈射”作用踢出了太陽系。奧爾特云可能遍布著這類“流浪者”彗星，它們分布在高緯度，而不像內太陽系一樣集中在黃道平面內。“地球氘豐度差異”和“奧爾特云的高緯度分布”這兩個看似不相關的觀測事實就這樣一起被完美地解釋了。系外行星系統：水世界并不鮮見穿過奧爾特云，我們就進入了更為廣闊的星際空間，所探測到類地行星的數目也在不斷增多。有一顆名為GJl214b的行星是目前為止發現的最像地球的行星，距地球也只有40光年。根據行星掩食中心恒星的數據推算，GJl214b具有2.6倍的地球半徑和6.5倍地球質量。進一步分析顯示行星由75％的水和25％的巖石構成。GJl214b的中心恒星GJl214是一顆只有1／3000太陽光度的紅矮星，但行星的軌道半徑也很小，只有209萬千米(水星軌道半徑的1／30左右)，這會使行星表面溫度保持在200C°左右，形成高溫大氣和高壓的液態海洋。哈佛一史密森天體物理中心(CfA)的Zachory Berta是GJl214b行星的最早觀測者之一，他認為該行星上的水可能以“七冰”(一種水的結晶體，存在于2萬倍標準大氣壓之下)的形式存在。而CfA的天文學教授戴維·查波努爾(David Charbormeau)很有信心地認為“它距離地球很近，哈勃望遠鏡將能夠探測到他的大氣并分析其成分。”

雖然GJl214b的水環境對類地生命來說好像還是“不夠友好”，但能夠發現一顆與地球“如此類似”的遙遠行星已是難能可貴了。考慮到我們目前的技術水平大概只能發現一小部分類地行星，那些更像地球甚至是比地球更為“舒適”的行星也許早就遍及宇宙的很多角落。如果它們存在，終究會有一天出現在人類眼前。

生命與水的冥想

在其他星球上尋找水源，是探索地外生命的重要線索，也是制定實際研究計劃的重要參考依據。在太陽系內，火星和木衛二可能蘊藏著巨大的水資源，等待著人類的進一步探索。在太陽系以及銀河系其他行星或衛星上，雖然還沒有直接發現液態水，但在不久的將來還是有很大希望證實水的存在。另外水分子在宇宙中有其他豐富的存在形式。而許多種非水的液態物質也可能提供適宜生命的環境。

雖然我們對外太空水分子的存在情況有了嶄新的了解，但面對巨大的未知，這些成就仍然不足以解釋很多問題。所以，研究者還期望突破當前的技術瓶頸，用更為可靠、更加易行的方式來探測一些特殊環境，例如高溫高壓，或是極端寒冷的太陽系外圍行星上的生命活動。迄今為止，雖然有些計劃“僥幸”取得了成功，但還有相當數量的探測器“出師未捷身先死”，讓人扼腕嘆息。更為可靠的探測器，依賴著能源材料信息技術和航天工業水平的整體進步。有一個生動的例子是，“伽利略”探測器到達木星軌道后，主要用來發送數據的高增益天線忽然無法打開，使得傳送帶寬損失到只剩下千分之一，然而，當時正值數據壓縮技術取得很大發展。該技術被直接應用到探測器身上，取得了巨大成功，數據發送很快基本恢復正常，地面站開始接收到高清晰的圖像。試想如果沒有新技術的應用，關于木衛二的重要發現將無從談起。另外一方面，隨著地外生命搜尋計劃的延續，我們對生命形式的定義和理解甚至是對我們自身的認識也會不斷提升。關于此過程，我們都很熟悉的童話《小蝌蚪找媽媽》仿佛就是一個很好的隱喻。

地理環境的較小差異就可以造就截然不同的生態系統。這一點在地球的不同地區已經得到了生動的體現。所以在獲得一些基本常識之后，研究者會有選擇地放寬對生命生存環境和存在形式的限制。比如現在已經有人指出火星上的微生物可能依靠二氧化氫，而不是水來生存。甚至還有科幻作家設想了中子星表面依靠核反應來獲取能量的生物，等等。不過就目前而言，我們并不缺少幻想，而是缺少科學意義上對生物存在環境的準確限定。這種限定一直非常模糊，以至于每次在地球上的惡劣環境發現生物都成為一件很轟動的事情——那些詠嘆梅花、芙蓉、松柏而青史留名的大詩人，若想與時俱進，也該贊美一下“深海發光魚類”和“火山口的厭氧細菌”了吧? 不過，即使生物體具有適應多種不同環境的潛力，我們相信，生命活動在整個宇宙中依然是稀少而珍貴的。和地球完全一樣的地方，大概也不會再有第二個，即使有，也必然不屬于(地球上的)人類。包括卡爾·薩根在內的許多有識之士都熱切盼望通過對地外生命的探索，喚醒人們珍惜生命、保護地球的良知。可是，如果我們真的發現了“新的世界”，到底會帶來集體意識的升華呢，還是引發人心深處更強烈的占有欲?《阿凡達》以及先前不少作品都警示了第二種情況所導致的悲慘結局。所以，最好的選擇還是以平和的心態面對：望著火星上的河流和海洋，別把它當作圣水，也不要以為是上帝送來的免費飲水機。和地球上的江河湖海一樣，它們只不過是宇宙間的一滴露珠，閃過一道光，然后在某一天，就這樣悄悄地蒸發了。

(作者單位：北京大學物理學院天文系)圈注：

【圖1】(1)LCROSS撞月計劃揚起的塵霧；(2)輕質塵埃中的紫外和可見光波段的兩條水蒸氣發射線；(3)重質塵埃中水的紅外吸收帶(黃色區域)

【圖2】(1)洪水沖擊環形山時在其尾端聚集泥沙，形成水滴狀；(2)火星歷史上洪水沖擊平原后形成的地貌；(3)火星上隕石坑泥漿流動形成的地貌。

【圖3】(1)火星地下冰層融化形成的河流和“混沌地形”；(2)火星上結了霜的土壤。

【圖4】(1)火星上一個地區的赤鐵礦分布(彩色部分)，說明流水作用過相當一段時間；(2)Nanedi河的大河道底部又出現細小水流的痕跡(圖的上部)；(3)Newton隕石坑北坡上的水流痕跡。

【圖5】(1)vernal隕石坑中的溫泉，明顯看到被水浸潤過的痕跡；(2)隕石撞擊后暴露于地表的水冰。

【圖6】火星南極冠的冰層厚度。

【圖7】(1)“機遇號”采集的疑似海百合綱動物化石；(2)火星一些地方的奇特地表。

【圖8】木衛二的兩種可能結構：軟冰層和水層；

【圖9】(1)木衛二的冰面起伏(上)和“混沌地形”(下)；(2)木衛二表面不同年代的裂紋有著明顯不同的分布模式：A 最年老，C 最年輕(Geissler etaL 1997)。

【圖10】(1)土衛六表面液態物質的反光現象；(2)卡西尼探測器雷達照片，顯示土衛六表面星羅棋布的甲烷湖泊

【圖11】海王星的可能地質結構。