火星類比區

王世杰團隊 趙宇鴳

“如何研究火星，我們還有一個方法，就是在地球上尋找一個類似火星的區域，這就是“火星類比區”。”

冰島是研究火星冰與火山相互作用的理想天然實驗室。冰島位于大西洋中脊上，這里冰川，有熱泉，酸性、堿性的水熱環境和沉積物，冷卻的玄武質熔巖和玄武質的沙區。對冰島環境的研究，幫助科學家們了解一個巖漿正在活動著的冰冷火星會在地表保存什么樣的產物？這里的微生物有什么特點？可能保留怎樣的生物遺跡物？冰島還幫助科學家理解火星的各種巖漿過程，冰凍條件下玄武巖的風化，還有多種不同物理化學條件水體的相互作用。這些認知都對理解火星的表面過程及其重要。

此外，地球上的火山和撞擊坑，是類地行星科學研究中重要的類比研究區（不只針對火星）。例如，位于夏威夷大島（Big Island）的基拉韋厄火山（Kilauea Volcano），是現在依然活動著的活火山。對它的觀測可以幫助科學家了解火山的結構，熔巖流，熔巖管道，火山碎屑物的特征和分布，塌陷坑的構造等等。此外，對地球火山噴出的氣體開展直接觀測，使科學家了解行星內部的水和揮發份是以什么形式進入地表，對重建類地行星的演化歷史，重建古環境和氣候變化意義重大。

地球上結構保存最為完好的撞擊坑，是美國亞利桑那州的隕石坑，形狀如碗，是簡單撞擊坑的經典形貌。突起的撞擊坑邊緣，如果開車經過，會誤以為是一座山呢。針對這個撞擊坑的研究有很長的歷史，包括撞擊坑的形貌，高溫高壓礦物和沖擊結構等等;每年還會有行星科學的學生夏令營到這里實習。形成這個撞擊坑的隕石（The Holsinger Meteorite）也在訪客中心里展覽。

最后，從嚴格的科學意義講，地球的火星類比區域只能部分類比火星，因為火星表面的環境與地球存在著不少差異。例如，火星表面輻射水平比地球近地空間站還要高;火星大氣只有地球大氣的0.6%，接近真空;火星地表平均紫外輻射高于地球極區或高海拔地區;火星表面的土壤和沙塵具有強氧化性，在地球表面非常少見;火星每日早晚溫差大（例如在好奇號著陸點蓋爾撞擊坑，溫差可達100℃），在地球上無類比;此外，火星表面存在干冰混合水形成的霜凍（溫度可達零下140℃），在地球上罕見。然而，即便如此，各種各樣的火星類比區依然給我們提供了寶貴的窗口，去探尋和理解火星表面正在發生著的和過去曾經經歷過的種種過程和變化，和生命存在的更多可能。（編輯/高緯時）