在無數(shù)的科幻小說、電影中,人類都征服火星,移居火星;但人類想要移民火星,需要解決的問題不僅僅是稀薄的大氣,高強(qiáng)度的輻射,還有“液態(tài)水”的問題。現(xiàn)代火星是否存在液態(tài)水對(duì)于星際移民、理解近代火星氣候演化具有重要意義。
(資料圖片僅供參考)
早期火星上有液態(tài)水早已被證明?!傍P凰號(hào)”機(jī)械臂上觀測(cè)到的液滴證明當(dāng)前火星高緯度地區(qū)夏季可以短暫出現(xiàn)含鹽液態(tài)水,數(shù)值模擬也顯示在火星的中低緯地區(qū)在一年之中的某些時(shí)刻有液態(tài)水存在的可能性,但缺少直接的觀測(cè)證據(jù)。
近日,中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所秦小光研究員、王旭研究員、吳海斌研究員,聯(lián)合國家天文臺(tái)劉建軍研究員、任鑫研究員、中國科學(xué)院大氣物理研究所孫詠博士等20多人組成的團(tuán)隊(duì),利用“祝融號(hào)”搭載的導(dǎo)航地形相機(jī)、多光譜相機(jī)和火星表面成分探測(cè)儀,對(duì)該地區(qū)沙丘表面的微觀形貌特征和物質(zhì)成分特征進(jìn)行了研究。首次發(fā)現(xiàn)了“祝融號(hào)”著陸區(qū)的沙丘表面存在結(jié)殼、龜裂、團(tuán)粒化、多邊形脊、帶狀水痕等表面特征,同時(shí),通過光譜數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn),沙丘表面富含含水硫酸鹽、蛋白石、含水鐵氧化物等物質(zhì)成分。
5月5日晚,秦小光研究員接受封面新聞?dòng)浾卟稍L,揭秘科學(xué)家在“火星找水”的過程。
如何在火星上找到水的?
研究“祝融號(hào)”傳回的全部照片找到液態(tài)水痕跡
“馬斯克想要移民火星,沒有水怎么行?火星上是否存在生命,前提就是有沒有水,因此大家都特別關(guān)心。人類對(duì)于火星的探測(cè)已經(jīng)幾十年了,其中一個(gè)重要任務(wù)就是在火星上找水?!鼻匦」庋芯繂T這樣說到,“現(xiàn)在科學(xué)界基本可以確認(rèn),幾十億年前早期火星上肯定是有水的,但大概從30多億年前的亞馬遜紀(jì)以來,伴隨著火星大氣的逃逸,氣壓急劇降低,溫度降低、水汽分壓降低,現(xiàn)在火星上基本上就看不到什么水?!?/p>
如今火星的水主要存在于高緯度地區(qū)極地的冰蓋里,在極地外也主要是以地下冰的形態(tài)在存在,液態(tài)水幾乎無法被發(fā)現(xiàn)。一直到“鳳凰號(hào)”在高緯度地區(qū)的發(fā)現(xiàn),但中低緯地區(qū)卻始終沒有讓人興奮的發(fā)現(xiàn)。科學(xué)家通過大氣環(huán)流模型進(jìn)行了模擬,認(rèn)為在一年中的某些時(shí)候,低緯度的某些地區(qū)也能短暫出現(xiàn)液態(tài)水。
那么,問題來了,低緯地區(qū)的水到底在哪兒?
2021年我國天問一號(hào)火星任務(wù)搭載的“祝融號(hào)”火星車成功著陸于烏托邦平原(Utopia Planitia,UP)南部邊緣(109.925°E, 25.066°N),該地區(qū)位于火星北半球晚西方紀(jì)低地(northern lowlands)單元,屬于火星低緯度地區(qū)。截止冬季休眠,“祝融號(hào)”火星車工作了350多個(gè)火星日,行程約2千米,獲得了大量寶貴的科學(xué)探測(cè)數(shù)據(jù)。
中科院和國家天文臺(tái)的科學(xué)家們進(jìn)行了大量的工作,通過觀察“祝融號(hào)”發(fā)回的海量資料,發(fā)現(xiàn)在“祝融號(hào)”著陸區(qū)的沙丘表面存在結(jié)殼、龜裂、團(tuán)?;⒍噙呅渭?、帶狀水痕等特征。通過光譜數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn),沙丘表面富含含水硫酸鹽、蛋白石、含水鐵氧化物等含水礦物。
秦小光說,這些現(xiàn)象很可能與降溫時(shí)發(fā)生的降霜或降雪有關(guān):“這些現(xiàn)象,比如說多邊形脊,就是指液態(tài)的鹽水,沿著龜裂的縫隙流動(dòng),然后繼續(xù)干燥,鹽析出之后沿著縫隙再結(jié)晶,最后突出地表而形成的。另外還有帶狀水痕,在地球上是一種特別常見的現(xiàn)象,比如說一個(gè)池塘干涸了,就會(huì)出現(xiàn)類似的水痕。我們?cè)谡业竭@樣的現(xiàn)象之后,再結(jié)合氣象數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)在火星的中低緯度地區(qū),降溫時(shí)是可以達(dá)到霜點(diǎn)的?!?span style="color: rgb(151, 72, 6);">達(dá)到霜點(diǎn),就意味著水汽可以從空氣里直接從氣態(tài)變成固態(tài),以降雪和降霜的形式,進(jìn)一步形成更多的液態(tài)水活動(dòng)痕跡。
最近一次有水是在什么時(shí)候?
也許在上一季,也許在40萬年前
找到了液態(tài)水的痕跡,那么這些痕跡是在什么時(shí)候形成的?換句話說,形成這些水痕的時(shí)間是在什么時(shí)候?秦小光研究員笑著說,“審稿人也問了我同樣的問題。要我回答,這個(gè)就難辦了!”
“一個(gè)現(xiàn)象要確定時(shí)間,可以用腳印來打個(gè)比方。你在地上看到一個(gè)腳印,問這是什么時(shí)候踩的?誰知道呢?也許是剛踩的,也許是一年前踩的,沒有直接的證據(jù),很難說得清楚。”
即便是很難說出具體時(shí)間,科學(xué)家們還是通過一些現(xiàn)象給出了估計(jì)的時(shí)間。據(jù)秦小光研究員介紹,目前在行星科學(xué)里,唯一一個(gè)測(cè)年的方法就是通過研究隕石坑的直徑規(guī)模和數(shù)量等,用模型進(jìn)行估算。“祝融號(hào)”著陸區(qū)域的沙丘,形成于距今約40萬—140萬年前后,這就意味著沙丘停止活動(dòng),最近的結(jié)殼時(shí)間可能是在40萬年前,而在結(jié)殼上面又有水活動(dòng)的痕跡,所以能夠確定一個(gè)時(shí)間的上限。
與此同時(shí),在這篇文章中,科學(xué)家們還提到通過觀察,發(fā)現(xiàn)了一個(gè)土塊。大家千萬不要小看這個(gè)土塊,這個(gè)土塊表面碎裂后,在旁邊形成了一堆細(xì)末,而且與周圍的沙并不相連。這意味著現(xiàn)在的風(fēng)沙活動(dòng)并沒有對(duì)于這些細(xì)沙進(jìn)行改造,很可能跟最近一次的液態(tài)水活動(dòng)有關(guān):“我認(rèn)為這暗示了土塊碎成沙的時(shí)間,應(yīng)該是很近很近的,甚至我個(gè)人認(rèn)為很可能這一切就發(fā)生在一個(gè)季度之前,一年前,或者幾十、幾百、幾千年前。不過,科學(xué)是嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?,從目前所掌握的科學(xué)證據(jù)來看,只能肯定的是火星中低緯地區(qū)在40萬年以來,有水的活動(dòng)?!?/p>
秦小光研究員告訴記者,實(shí)際上火星上可以研究的內(nèi)容還有很多。很快,國家天文臺(tái)和中科院的科學(xué)家們合作研究的新成果還會(huì)在國際頂級(jí)期刊上發(fā)布。另外,后續(xù)還會(huì)進(jìn)行火星極地層狀地層的研究,該項(xiàng)研究涉及火星水循環(huán)的內(nèi)容。
封面新聞?dòng)浾?閆雯雯
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