除了“发现水”,NASA还在火星发现了什么?

我想你已经知道了(并且今天已经准备好在中午吃饭时跟人聊)NASA 宣布 “火星发现水”这件事儿。你甚至可能还准备重新拾起小时候读过的关于火星殖民的科幻小说,准备在上面写上几行字,传给你的孩子,你的孙子,你的孙子的孙子 …… “ 致我的未来的即将在火星定居的孩子们,我是你的父亲/爷爷/曾爷爷 …… 我今天目睹了一项特别伟大的事情,我们人类第一次知道火星上有了水,这应该开启了一个新的时代。也许许多年以后你终于登上了火星,别忘了把这张纸和我的照片也带到火星上去,让它也见见火星人到底长啥样。”

非常美好的想象,只是稍等 —— 如果你知道如下的一些事情的话。或许你的聊天和留言会更有意思一些。

这些深色、狭窄、100米长的条纹称为“季节性斜坡纹线”,从火星的陡峭山坡上延伸而下,科学家推断这是由同时期的流动水所形成的。近日,行星科学家在海尔火山口(Hale crater)探测到了水合盐,证实了最初的假说,即这些条纹确实是由于液态水流动而形成的。据推测,深色条纹上坡处的蓝色可能与其本身的化学组成无关,而是来自矿物质辉石的存在。该图片是由一张正射投影[红外-红-蓝/绿(IRB)]的假彩色图像(ESP_030570_1440)覆盖在一张同地点的数字地形模型(DTM)图像上制成的,后者是亚利桑那大学高分辨率影像实验(High Resolution Imaging Science Experiment,HiRISE)获取的影像。图像的垂直放大倍数是1.5。

图片来源:NASA/JPL/University of Arizona

重要的不是发现水,而是发现了液态水

实际上,对于很多对天文学不甚了解的人来说,很多人可能对这次发布会的印象就是“火星发现了水”。

其实上,火星有水,这已经不是一件新鲜事了。但是在此之前,我们对于火星的“水”的了解,更多的是固态的,岩层之下的冰。据推测,火星冰盖的冰如果全部融化,可以把火星表面变成一片11米深的汪洋。但火星表面的温度远低于摄氏零度,温差极大,水如果不是以深层冰的形式存在,立即会沸腾蒸发殆尽,因此发现液态水是非常困难的。2008年6月20日,凤凰号火星探测器曾经在火星上挖掘到了一些白色的物体,当时研究人员揣测这些物体不是盐(在火星有发现盐矿)就是冰,但后来白粒就凭空消失,证明了这些不是盐,而是冰。2008年7月31日,凤凰号火星探测器在火星上加热土壤样本时鉴别出有水蒸气产生。但是,有明显液态水的证据,今天还是第一次。

发现的不是水,是水留下的痕迹。

或许你会感到疑惑,隔了数亿公里,科学家是如何发现火星上一滴微不足道的液态水的呢?

答案是,他们观察到的不是水,而是水留下的痕迹。

狭窄的深色条纹称为“季节性斜坡纹线”,从火星的Garni陨石坑外壁上发散而出。图中深色条纹长度可达数百米,据推测是由于火星上含盐的液态水流动而形成。该图由一张正射投影[红外-红-蓝/绿(IRB)]的假彩色图像(ESP_030570_1440)覆盖在一张同地点的数字地形模型(DTM)图像上制成的,后者是亚利桑那大学高分辨率影像实验(High Resolution Imaging Science Experiment,HiRISE)获取的影像。图像的垂直放大倍数是1.5。

图片来源:NASA/JPL/University of Arizona

这些条纹看上去很短,但事实上它们有上百米。这些奇妙的线段学名叫做“季节性斜坡纹线”,它们的古怪之处在于,忽隐忽现,忽长忽短。

此前科学家对这些波纹线有两种解释:一种是冰冻的二氧化碳,一种是流动的液态水。但是最终通过光谱测定,人们发现,这个答案很有可能就是液态水。

具体而言光谱监测之后所形成的是数据,再将数据绘制成谱线,这些谱线中如果有凹进去的“吸收峰”就是水的特征峰,从而可以判断水的存在。之后通过光谱进行推论,将光谱监测到的水与纹路的活动性联系,研究纹路附近成分变化,最后来确定这些季节性斜坡纹线是由水形成的。

火星是太阳系里唯一有液态水的地方吗?

还真不是,太阳系里有一些存在水的行星,但大多数以冰晶或蒸汽的形式存在且含量极少。

就液态水而言,除火星外,至少还有两颗行星,土卫二和木卫二。就在一个星期前,美国宇航局官网公布了一则消息,利用目前在土星轨道上工作的卡西尼号发回的数据,科学家确认土卫二表面冰层下方,有一个全球性的液态水海洋。而尽管木卫二表面覆盖着陨石坑和纵横交错的冰层,但美宇航局“伽利略”号飞船和其他探测器获取的测量数据表明,木卫二地下隐藏着液态海洋,它的深度可能深度达到62英里(约合100公里)。

有水是否可以代表有生命?

这样看你如何界定水。在地球上,水的状态相对单纯。然而在火星上,就不是这么回事了—— 跟我们之前所说的一样,火星极度恶劣的气候决定了很难有液态水的存在。那么水又是怎么出现的呢?答案就是,它里面一定会有提高它的沸点,或降低它的冰点的化合物。

但是问题是这种化合物是“高氯酸镁、氯酸钠和一些氯化物”。就已有的地球生命的常识而言,这样的化合物是很难让微生物生存的。

可是,我们对于生命的起源又了解多少呢?即使在地球上,微生物忍耐恶劣自然环境的能力也远远超过我们的想象。我们又如何对其他星球的生命存在形式说三道四?这大概也是NASA的科学家为什么要这样回答这个问题了,“到目前为止我们只知道一种生命形式,那就是地球上的生命,但我们还无法确认它的起源。因此我们只能依照目前的证据表明,火星表面可能曾经存在过适合生命存在的条件,但无法确认是否有生命出现。”

我们离火星旅行还有多远?

许多人都想登陆火星,其中也包括 PingWest 的老朋友,“钢铁侠” Elon Musk,登月成功者奥尔德林等都希望能成为登上火星的人。但是目前看这个问题还很遥远,尽管 Musk 认为火星旅行在10年内就可实现。但事实上即使是最乐观的估计,也只能预计到2030年代中期人类宇航员至少要进入火星轨道。离真正登陆火星还远,更别说在火星上殖民了。

当然,这个问题上有不少噱头公司,例如著名的“火星一号”,2013年,他们曾经宣布他们将从网络报名的志愿者中海选出两男两女四名地球人。经过培训之后,他们将搭乘载人宇宙飞船前往火星,成为这颗“红色星球”的第一批地球移民。由于是单程票,颇有点“风萧萧兮易水寒”的味道。但是科学界普遍认为这计划不具有可行性,记者调查,该项目总部竟然设在荷兰一处出租屋中,更有报名者觉得该项目不靠谱想退费却不行。

这次火星液态水的发现者是谁?

或许你不敢相信,是一个还在学校的学生主导了这次发现。他是乔治亚理工学院的研究生卢金德拉 · 欧嘉,在发现并提出火星存在液态水的时候,他还在亚利桑那大学读本科,但他热爱天体观测,有一次整理火星照片,去除光和影的干扰,发现火星表面有物体能够移动,而且非常符合流动水的特征。他坚持了自己的想法,并且一步步进行研究,最终和同事们将相关研究论文发表在了《自然 地球科学》杂志上。因此,才有了今天这个激动人心的发现。

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