湿润的火星

沈志红

火星上有水存在的证据重新燃起人们对这个星球的兴趣

时间又把一位已逝的美国天文学家带回到人们的记忆中：帕西维尔·洛威尔（1855～1916）。人们记住他主要是因为两个缘故：第一，他曾推算在海王星之外还有一颗行星存在；第二，他曾坚信火星上存在有智能生物，并建造有完善的灌溉系统。事实证明，他的两个预言都各自对了一半。

1930年，他所建立的洛威尔天文台（位于美国亚利桑那州弗拉格斯塔夫市）第一次在海王星之外成功地搜寻到冥王星。但是令人遗憾的是，直到今天，人们对于冥王星能否真的称作“行星”仍然存在争论。今年6月，两位美国科学家在研究了美国太空总署的火星球面探测器所拍摄的大量火星表面照片后宣称，火星表面的确存在着大量的水道和沟渠，而形成这些沟渠的原因正是火星表面的水。

虽然这些沟渠并不是洛威尔所称的灌溉系统，但是这些发现仍然足以令人感到惊异。它唤醒了一个在人们心中萦绕已久的话题：火星表面很可能有水存在。这些水不仅过去存在，今天仍然有可能存在。

自从70年代发射“水手”号行星探测器以来，人们已经得到了许多关于火星表面的水的资料。火星上分布有河道和冲积平原，甚至还有一处巨大的凹陷。很多人将此解释为古老的海床，海床边缘是蜿蜒的海岸线。由于表面有陨石撞击造成的环形山存在，人们推测这些结构的年代非常古老，很可能是距今30亿到40亿年前。目前，在科学界的一个普遍共识是：火星一度曾是一个非常湿润、温暖的星球，只是在最近数十亿年来，火星上的气候才发生了剧烈的变化。

问题是，这些水到哪里去了？

一般的解释是：它们或者被固定在火星两极的冰帽中，或者散逸到太空中。余下的则可能以永冻层的形式储存在地下，因为火星表面的温度很低，大气层又很稀薄，因此任何液态的水都不可能在火星表面存在。

但人们并不愿就此放弃。原因很简单：有水就有生命。火星可能为我们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，那将为未来火星登陆计划提供非常大的方便：宇航员可以用水来制造空气，甚至制备火箭燃料。

1976年美国太空总署发射的两枚“海盗号”探测器以及1997年发射的“探索者号”探测器均以火星上的冲积平原为目标。去年12月发射的“火星极地着陆者”号探测器也是以火星的南极为着陆点。不幸的是这台探测器由于着陆系统发生故障而失踪了。倘若能按原计划着陆，这台探测器的主要任务之一便是在冻土层中找寻冰的痕迹。看来，火星探索的信条一直是：追寻水的痕迹。

由此也就不难想见，麦克尔·马林和肯尼斯·爱吉特的发现给整个世界带来多么大的震动。这两位科学家目前正为马林太空科学系统公司工作。这家公司位于美国加州圣迭哥市，由该公司主持设计的一台照相机目前正跟随火星球面探测器一起绕火星轨道飞行。

两年半以来，这台照相机已经拍摄下超过65000张火星表面照片，其中有些相当逼真，分辨率可以达到两米。在超过6万张照片中，有150多张显示有水流造成的沟壑。类似结构分布在火星表面120多个不同的地点中。

即使是一个未经训练的人，在看了这些照片以后，也会很容易地断定：这些沟壑是由水流形成的。绝大多数沟壑是在悬崖、环形山或是山谷的侧壁上发现的。它们的形状很像地球表面的地下水在涌出时形成的小型泥石流，裹挟着碎石顺坡而下，在底部形成扇形的三角洲。由于三角洲下方仍覆盖有其他结构，三角洲的表面又很少有陨石撞击的痕迹，科学家们因此断定，三角洲的形成年代在地质学上很可能是非常晚的，或许只有几百万年。但是按照马林博士的观点，“它们中的有些结构可能形成的年代非常晚，甚至可能是昨天才形成的。我们不能排除这样的可能性。”

换句话说，“火星表面在近几十亿年以来没有水流过”这个理论在现在看来是错误的。火星表层之下过去很可能有过液态水存在，而且现在仍然可能有。由于某种偶然的原因，表层下的水涌到地面上来。但是这个结论又引出了两个新的问题：在火星表面如此低的温度下，水如何保持液态？水从地下向地表喷发是由什么因素引起的？

一个可能是火星上的火山或地热活动为地表提供了足够的热量，使水保持液态。但绝大多数沟壑都不是在火山地形上发现的，因此这个解释似乎行不通。此外，大多数沟壑是在靠近火星南极的高纬度地区发现的，而这大概可以算作是火星上最冷的地区之一。沟壑所在的斜坡大多面向极地，因而只有很少量的阳光能够照射到。而在温暖的赤道地带，却没有发现任何沟壑。因此，马林和爱吉特为火星上水的来源提出另外一种解释。

他们认为，假设火星表层下的水可以随着地下岩床移动，最后上升到地面。在温度比较高的地区，水就蒸发掉了，所以在赤道地区没有沟壑存在。在温度比较低的地区，蒸发掉的水又重新凝结到地面，形成冰层，阻止下方的水进一步蒸发。聚集在下面的水逐渐增多，最后冲破冰层，形成冰、石块和泥组成的泥石流。每条沟壑的含水量大约有2500立方米之多。

马林和爱吉特的这个理论固然很巧妙，但是仍然无法解释火星上的水为什么能保持液态。目前还存在其他几种可能的解释，例如，水中的盐分使得水的冰点降低；某些地方可能有温泉；以及某些地方的温度可能比想象中的要高等等。サ比唬解决谜团最好的解决办法还是：往火星上发射另一台探测器。