“好奇號”在火星蓋爾隕石坑發現古代大洪水痕跡

從以往的研究中，我們已經知道火星的蓋爾隕石坑在幾十億年前曾經擁有一個或一系列湖泊。近日，美國國家航空航天局（NASA）的“好奇號”火星探測車發現了遠古大洪水沖刷過該地區的證據。

自2012年以來，NASA的“好奇號”火星車就一直在探索蓋爾隕石坑，并且已經證實有一個湖泊——或者說是一系列湖泊和流動的溪流——在幾十億年前存在于那里。更多的證據表明，火星曾經比現在更濕潤，更適宜生命存在。

蓋爾隕石坑以澳洲天文學家沃特·弗雷德里克·蓋爾的名字命名，其直徑為154公里，已經存在了約35億至38億年之久。2020年11月18日，科學家們宣布了一項基于“好奇號”數據分析的新研究，讓我們再次看到了蓋爾隕石坑的過去。那里發生過巨大的洪水，可能是由隕石撞擊造成的。洪水以難以置信的力量沖刷過隕石坑，留下今天仍然可見的漣漪痕跡。

美國康奈爾大學、杰克遜州立大學、NASA噴氣推進實驗室和夏威夷大學的研究人員于2020年11月5日在《科學報告》（Scientific Reports）上發表了這項經同行評議的新發現。他們認為，隕石撞擊產生的熱量可能是造成大洪水的原因，因為這導致了火星表面的冰融化。這一發現有些令人驚喜的成分，因為是“好奇號”首先發現了相關的地質結構，而軌道探測器此前并未識別出這些結構。正如作者之一的阿爾貝托·法倫（Alberto G.Fairen）所說：“我們首次利用好奇號探測器觀測到的詳細沉積學數據確定了大型洪水。在以前的軌道飛行器數據中，并沒有識別出這些洪水留下的沉積物。”

“好奇號”在蓋爾隕石坑的沉積層中發現了巨大的波浪狀特征。這些特征被稱為“巨波痕”（megaripple）或“反沙丘”（antidune），高約9米，間隔約140米。它們的外觀與地球上大約200萬年前融化的冰所形成的特征驚人地相似，表明在大約40億年前，蓋爾隕石坑底部發生過大洪水。

根據科學家們的說法，巨大的撞擊很可能是造成大洪水的原因。撞擊不僅融化了冰，還釋放出被凍結在火星表面下的二氧化碳和甲烷。水蒸氣和這兩種氣體的結合，在很短時間內創造了溫暖、潮濕的環境。由此產生的凝結物在大氣中形成了類似于地球上的水蒸氣云。這些云層使火星上大部分地區都出現了傾盆大雨。

在蓋爾隕石坑，雨水和其他水流一起從夏普山（Mount Sharp）傾瀉下來。夏普山是位于隕石坑中央的一座大山，許多侵蝕進山丘的河道成為科學家研究火星地層的絕佳場所，目前“好奇號”正在探索它的底部。所有這些水產生了巨大的山洪，形成了我們今天仍然可以看到的波紋，包括在“丘陵平原單元”（Hummocky Plains Unit）中形成的礫石山脊，以及在“條紋單元”（Striated Unit）中形成的脊槽帶。

洪水事件留下的地質線索揭示了蓋爾隕石坑的歷史環境與我們現在看到的有很大不同。很難想象蓋爾環形山會發生如此大規模的洪水，但地質證據表明它們確實發生過。此前來自“好奇號”的證據也證實了隕石坑中曾經長期存在過湖泊和流入其中的河流。

阿爾貝托表示，從地質學的角度來看，早期火星是一顆非常活躍的行星。這顆行星具備了支持液態水存在的條件，而在地球上，哪里有水，哪里就有生命。既然早期火星適宜生命存在，那真的會有生命嗎？這個問題還需要等待下一臺火星漫游車“毅力號”的解答。該火星車已經于2020年7月30日發射，預計將于2021年2月18日登陸火星。它的外觀和“好奇號”大致相同，還攜帶了一臺無人機，作為探索研究的輔助。

軌道探測器在火星的其他地方也曾發現洪水的跡象。NASA的火星探路者號（Pathfinder）于1997年在阿瑞斯谷（Ares Vallis）著陸，也發現較小的圓形鵝卵石和較大的巖石向同一個方向傾斜并堆積起來，這些都是遙遠的過去發生過大規模洪水的證據。“好奇號”的地面現場測量數據使這一切又變得更加復雜。“好奇號”甚至還研究了幾十億年前流入蓋爾隕石坑的溪流所沉積下來的古河床礫石。

曾經出現過大洪水、湖泊和溪流的蓋爾隕石坑，是一個與今天截然不同的地方。那里肯定適合生命存在，至少對微生物來說是這樣。我們仍然不知道是否真的有生物在那里生活過，“好奇號”探測車也不具備揭曉這一問題答案的能力。但隨著“好奇號”探索得越多，火星生命存在的可能性似乎就越大，一切都有待時間來解答。