此刻的NASA毅力號火星車,正在火星表面尋找水的痕跡,不過,地球上的科學家們卻已經取得了重大突破:如果想找火星上的水,不如去火星的地下找一找吧,
今天的地球,是太陽系唯一擁有生命的星球,也是最宜居的天體,但是,情況并不一直是這樣。在數十億年前,至少有一顆星球比地球更宜居,那就是火星,
(圖片說明:右側為遠古火星表面環境假想圖)
別看今天的火星十分荒涼,了無生機,在太陽系的早期,它不僅擁有濃厚的大氣層,而且表面流淌著大量的液態水,形成了江河湖海,蔚為壯觀,比今天的地球更加漂亮,如今,滄海桑田,地球成為了生命的家園,火星卻成了煉獄。如果不是有先進的科技,恐怕誰都不會知道這顆紅色的行星上曾經有那么舒適的環境,
此刻,NASA的毅力號火星車就在火星表面游蕩,它所在的位置就是耶澤洛隕石坑,科學家發現,這片跨幅45公里的盆地,極有可能是火星遠古湖泊沖擊而成的三角洲。直到今天,我們依然可以看到入水口和出水口的典型地貌,這就是有力的證據。直到35億年前的時候,這里還是一處寧靜而又美麗的湖泊,
這還只是冰山一角,根據科學家的估算,當時火星表面的水資源,甚至足以覆蓋整個火星表面,并且達到100-1500米的深度,
然而,今天的火星表面,比地球上的撒哈拉沙漠還要干燥,是一個徹徹底底的死寂世界。
科學家們認為,火星之所以從天堂變成了地獄,主要原因在于它沒有磁場。在地球上,生物之所以能夠不被太陽的輻射傷害,就在于地磁場的保護,而火星沒有磁場,別說生物,它甚至連自己的大氣層都保護不了,隨著太陽釋放出來的高能等離子體不斷撞擊在火星上,火星大氣中的氣體逐漸被它們撞到宇宙空間,于是火星就只剩下今天這個稀薄的大氣層,
在這個過程中,空氣中的水蒸氣就這樣逃逸到了宇宙空間,然后地表水更容易蒸發或者升華,再進入到太空中,這就導致今天只有極少的水以冰的形式殘留在火星的極蓋中。
但是,最近的一項研究告訴我們:遠古火星上的水并不一定真的逃逸到宇宙中去了,它們很有可能仍然藏在火星上,但不是火星表面,而是深藏于火星的地下。
Eva L. Scheller是加州理工學院地質學專業的研究所,在一項由NASA資助的研究項目中,她和她的團隊取得了這個驚人的發現,并在《科學》雜志上介紹了這項成就。
Scheller介紹說:“我們的研究表明:地殼中有我們所說的水合礦物質形成,因此,這些礦物質的晶體結構中其實是含有水分的,”
這不是最驚人的,更加令人震驚的是,他們的模型告訴我們:雖然的確有一部分水逃逸到了太空中,但以這種方式損失的水量遠沒有想象的那么多。反而是火星地殼中所含的水分超出了人們的想象,至少當初火星表面30%的水都保留在這里,最多甚至可能保存了當初99%的水分!
換句話說,導致火星表面環境看起來極其干旱的罪魁禍首,可能并不是太陽風,而是火星自己,
當然,科學研究不能靠空口白牙,他們得出這個結論的基礎,來自于水分子中的組成元素之一——氫。
(圖片說明:水分子)
通常我們提到的氫原子,都是由一個質子和一個電子組成的,但是,氫元素包含著三種不同的同位素,剛才提到的叫做氕,除此之外還有氘和氚兩種,其中,氘的原子核包含一個質子和一個中子,氚則還要多一個中子。這兩種同位素含量都非常少,以氘為例,只占了氫元素總量的0.02%左右,
由于多含一個中子,因此氘的重量要比普通的氫原子更重一些,因此又被稱為重氫。就像胖子比瘦子更不怕風吹走一樣,在火星大氣中的水分子中,包含了氘的重水也相對更不容易被吹走。
研究人員通過火星上氘和氕的含量比例,可以推測出火星上水的逃逸速度。當他們將這個數據和火星探測器觀測到的氫逃逸速度相比,發現二者并不一致!這意味著,火星上氘和氕的比例,決不能僅僅用大氣大逃逸來解釋,
(圖片說明:研究人員對火星諾亞紀、赫斯伯利亞紀和亞馬遜紀的水分逃逸模擬)
因此,研究人員提出:除了隨著大氣層一起流失的部分之外,還有一部分水被火星的地殼所捕獲,雖然你可能覺得奇怪,因為水和石頭產生化學反應是不太可能的事,但是在漫長的歲月里和行星的氣候變遷下,二者的確會相互結合,巖石的成分會獲得結晶水,
這種現象叫做化學風化,在地球上經常發生,火星亦然。
但不同之處在于,地球是有板塊構造的,因此進入到地殼中的水可以通過火山的噴發而重新回到地表。火星就不一樣了,它的內部沒有地球這樣的板塊構造,是一片死寂的世界,因此這里的水再也沒有回到火星表面的渠道了,
(圖片說明:火星水分流失的兩種渠道)
研究團隊利用模擬發現,在距今40億到37億年前,火星表面的大部分水就流失了,到了距今30億年前的時候,火星“差不多就和我們今天所看到的一樣了”,
當然,這次研究也不能說就蓋棺定論了,它給NASA的毅力號火星車提供了一個研究的方向,可以幫助該項目的科學家們進行定向的研究,她自己也表示,能為毅力號火星車指出可能的研究方向,對她來說十分振奮。她說:“事實上,毅力號火星車將要探索的,恰恰就是將水封存在地殼里的過程和反應,”
(圖片說明:毅力號火星車)
因此,論文的發布絕不是一個結束,而是另一個開始,研究團隊已經開始模擬可能出現的各種結果,并準備與毅力號未來的數據進行對比,找出模擬中的問題,確認其中正確的部分。在這個過程中,我們距離事實的真相也將越來越近。
火星為何從生命的天堂變成了不毛之地,它到底經歷了什么,一直是科學家們非常好奇的問題,隨著科學家們的不斷探索,我們終將會還原歷史,見證火星在幾十億年時間里所經歷的 歲月變遷,
科學家至今沒有發現