火星上發現液態水？但是已經乾涸了

乾涸河床密布暗示昔日波濤洶湧

1976年，NASA向火星發射了「海盜1」號和「海盜2」號行星際自動站，自動站在火星表面實現了軟著陸，並首次傳回火星表面的電視傳真圖像，科學家們根據這些傳真照片堅信，今天的火星是一顆多沙塵而乾燥的行星，其表面留下的這些縱橫交錯乾涸的古老河床和水流沖刷形成的峽谷表明，火星上某個時候曾經有過水，而且水量充沛。從獲得第一批火星照片的幾十年來，隨著對火星的深入考察，不僅在火星的大氣中發現水的痕迹，而且在火星兩極發現由冰和固態二氧化碳組成的極冠。那麼，昔日火星峽谷中和大流河川中曾經波濤洶湧的水跑到哪裡去了?

火星表面布滿乾涸的溝壑和峽谷，這是昔日湍急的水流沖刷形成的。今天，科學家們發現，在火星地表鐵鏽色沙層的下方隱藏著科學上真正的意外發現——在火星最寒冷地區一米多深的紅岩和紅沙的地下埋藏著豐富的冰凍水。2002年2月，運行在火星軌道上的美國「火星俄底修斯」號探測器的γ分光計和其他儀器啟動工作，它們的火星使命就是尋找火星上的水。這些儀器剛剛開始工作就使天文學家和宇宙地質學家欣喜若狂——這些儀器傳回的信號證明，在火星的地下蘊藏著數量極大的氫——這隻說明一點：那裡有水!

美國探測器在火星上一個大撞擊坑的底部發現固態水。

NASA科學家從2002年2月就開始根據「火星俄底修斯」號探測器傳回的數據繪製出氫(即水分子氫)在火星南北半球的分布圖。據初步估算，在火星地表土層的下方蘊藏著巨大的冰層，這個冰層的一半是由冰凍水組成，而另一半則是由二氧化碳組成。

美國天文學家拜爾專門從事「火星是否存在水」的問題研究，他認為，「火星俄底修斯」號探測器上的儀器傳回火星上的冰凍水不在地表而在地下的信號，是一個非常出人意料的極其重要的事實，問題在於，藉助照相機不可能發現火星地表以下的水，要想搞清在火星地下蘊藏著冰還是水，必需藉助γ分光計和中子分光計，正巧在「火星俄底修斯」號探測器上安裝有這兩種儀器。

火星上發現古老河床

科學家從NASA「好奇」號火星車傳回的最新火星地表照片中首次發現火星上富含礫石的古老河床。該地點位於火星赤道蓋爾撞擊坑北部。「好奇」號拍到的礫石聚積層與地球流水作用下的礫石進行比對，兩者驚人地相似。

火星上發現富含礫石的古老河床(左圖)和地球上河床礫岩層(右圖)的比對圖。

科學家通過火星古老河床與地球河床礫石形態的比對推測，在遠古時期，撞擊坑中曾存在水量充沛的河水。這一發現是火星早期存在液態水的有力證據。目前，科學家們正在對礫岩層地貌進行詳盡研究，礫石的大小和形態為這一研究提供了關於火星遠古時期河水的流速和流距的線索。

這是在火星蓋爾撞擊坑坡地的夏普山底部發現的礫岩層。美國加州大學研究人員威迪特里希通過對火星新發現的古老河床礫岩層照片的分析和研究認為，火星遠古時代河水的流速可達0.91米/秒，河水深度可至人的裸關節與臀部之間。這一古老河床的發現使科學家們首次看到火星上存在液態水流沖刷留下的痕迹。

較早之前由火星軌道探測器拍攝的該地區的照片中顯示出這裡存在許多顯明的條紋狀溝渠，液態水自上而下流動形成了扇形沖積地貌。有些礫石的形狀呈圓形，這表明該地區曾存在湍急的水流沖刷並使礫石做遠距離移動。在扇形沖積地貌中還發現數量較多的溝渠，這說明遠古時期的某個時候火星上存在長時間的液態水流動。科學家通過地球上溪流礫石受液態水的侵蝕形態與「好奇」號所拍攝的礫石外貌進行詳盡的比較性研究。

歐洲宇航局公布：在火星上發現古代河床。

今天看來，火星完全是一個寒冷無水而寸草不生的死寂世界，不過，對火星表面照片的仔細研究發現，過去的某個時候，火星上曾經水流湍急，水資源極為豐富——火星上殘留至今的峽谷、溝壑、古老的河床和島嶼的輪廓……所有這些只有在水量充沛的條件下才能形成。可是，這裡產生一個問題：所有這些水都跑到哪裡去了?許多科學家認為，在極其遙遠的過去，火星跟我們地球沒有多大區別，有可能火星上的氣壓很高，那裡的溫度也比地球上的溫度高，無疑，那裡洶湧澎湃著的也是普通的液態水。而今天的火星跟地球相比卻有著天壤之別，它的環境已發生天翻地覆的變化——火星上的水消失了，它為什麼消失?跑到哪裡去了?——我們對此還一無所知。

不過，「火星俄底修斯」探測器已經部分地回答了這些問題。從探測器獲得的數據證明，至少火星上的一部分水滲入地下，在那裡結成冰，那麼為什麼這些水只滲入一米以下的地層中?有關這個問題的答案，可能是火星地表的特質所決定的。從火星照片不難看出，它的表面布滿許多隕坑，這一點很像月球。顯然，這些隕坑是在幾十億年的漫長歲月中，彗星和小行星撞擊火星形成的——這種撞擊能使火星岩石鬆動、碎裂、形成孔洞和碎塊，還能形成地表裂縫和大面積塌陷，從而能促進地表水加速向地下滲透。

火星上的「奧林巴斯」山峰是太陽系最高山峰，其高度為27千米，是火山噴發形成的，山坡上的熔岩很年輕，說明它還有可能活動。

不過，一米的深度只是火星地下冰凍水的表層界限，那麼火星冰凍的地下水的最底層在哪兒?暫且也不得而知。要知道，探測器上儀器的敏感度只能探測到這個深度，再深就探測不到了，所以，這個冰層究竟有多厚也尚不清楚，目前只知道取決於火星上不同位置的地下冰層厚度的變化數據。有可能火星赤道地區的地下冰層較厚，因為那裡的溫度較高，水分充沛，而兩極地區的地下冰層較薄。

還有個問題是，火星上的這個冰層是由純固態冰構成還是永久性冰層結構?科學家們根據探測器傳回的信號建立了火星冰層模型，該模型顯示，這個冰層的20%—40%是由純冰構成，這就是說，如果從火星地表取土樣，土樣會是由冰、石、塵埃等混合物組成。

美國加利福尼亞噴氣推進實驗室的雷達專家普羅特博士認為，在火星的許多地區可能還蘊藏著純冰層，在那裡的火星地下可能存在著冰凍的地下湖或體積巨大的冰塊——完全可能是從「火星俄底修斯」探測器獲得的火星某些有限地區的反射信號驟然增強的原因：抑或那裡蘊藏著純冰，抑或那裡的冰層厚度較其他地區更厚。

在火星的平原上有水流沖刷形成的大峽谷，綿延彎曲封凍的河流，乾涸的溝壑密布火星表面——這一切是昔日火星水資源豐富的史證。

根據種種跡象，我們可以推斷出火星上固態冰的最少數量，按冰層的平均厚度一米計算，那麼所有冰的數量會覆蓋整個火星表面幾厘米厚一層，如果火星上某些地區的冰層厚度能達到幾十米或幾百米，便可斷言，火星上某個局部地區存在一個不大的海或一個充滿水的獨特的海洋。然而，只好讓將來的火星自動實驗室或登上火星的航天員來對這個問題做出最終回答。

火星與太陽系中的其他行星形成明顯反差——它比地球小得多，但它的火山是太陽系中最多的，其峽谷也是最多最深的。火星是顆充滿沙塵的行星，它的地下充滿大量固態水。在這樣一個冰沙的世界裡是否存在生命?哪怕微生物?給人們留下更多的期待。不過眼下，科學家們甚感興趣的是，在遙遠的過去，火星上究竟發生了什麼?是怎樣發生的?是什麼原因導致這顆紅色行星上的氣候發生如此戲劇般的變化?

火星上昔日的湖泊和海洋

昔日的火星上曾有過茫茫的大海，NASA的火星探測器在火星的土壤中發現礦物質就是其中一個最有力的證據。實際上，在火星的土壤中發現了硫酸鹽，要知道，硫酸鹽最易於溶解於水。科學家們根據這一發現立刻斷定，昔日的火星上曾經存在大量水體，究竟這些水體能佔多大面積還尚不清楚。

NASA專家的新近研究證明了火星上的硫酸鹽某個時候曾溶解在水中的推斷，確切地說，硫酸鹽已溶解在火星昔日的海洋中。科學家們在火星上還發現磷酸鹽，磷酸鹽也同水有關。然而，最重要的是，火星上的硫酸鹽和磷酸鹽之間的比例關係如何，通常，火星南北半球的這一比例是固定不變的。

有專家認為，火星北半球地域遼闊又平坦光滑的表面是已消失的海洋留下的遺迹。在火星的土壤中發現比例固定而且分布均勻的礦物質鹽是這一推斷的有力證據。

但是，這些礦物質鹽的成分和數量說明，火星上昔日的海洋是一個「酸」的海洋，因為土壤成分中磷酸鹽的濃度特別高——正是這一點對那些在火星上能發現生命或生命跡象的希望沒有破滅的人們來說不利，問題在於，磷酸鹽是生物體最重要的元素，因為生物體能很快從周圍環境中吞噬磷酸鹽，如果火星上曾經哪怕存在一點點生命的跡象，也不會是火星上的磷酸鹽的數量達到如此大的程度，如此數量的磷酸鹽都白白溶解在水中了!因而，據此判斷，火星上的某個時候也沒存在過生命，存在生命的可能性變得越來越渺茫，即便火星上曾經存在過生命，其生命的形式也絕對不像地球上的生命。

火星上殘留著淤沙的乾涸湖床，被水浪沖刷的鋸齒狀湖岸……這一切是昔日的火星上存在湖泊的最有力證據。

NASA專家認為，火星上一些較小水體和湖泊留下的遺迹會隨著對火星的深入考察和研究進一步得到解釋：為什麼在火星的土壤中均勻地廣布著礦物質?這些礦物質完全有可能在湖泊乾涸後，被火星上的季節性沙塵暴帶到火星各處的。

34億年的火星湖泊

科學家們的忍耐性實在令人佩服，每一次他們都像孩子似地企盼著新年的到來，不過，他們盼望的不是新年，而是聖誕老人。2016年，歐洲宇航局計劃向火星發射新的探測器。南美科羅拉多學院研究者們在火星上發現一個最古老湖泊的沿岸帶。這一重要發現對火星上可能存在生命的理論的發展具有重大意義。負責這項火星研究的加·基阿其萊博士說：「在火星上新發現這個最古老湖泊的年齡約為34億年，其面積約130平方千米，深450米。」該學院研究者們的這項研究成果發表在《地球物理研究快報》上。該研究使用的火星圖片是安裝在NASA火星探測器上專門用於研究火星的「HiRISE」攝像機拍攝的。

火星上新發現一個最古老湖泊，其年齡約為34億年，面積約130平方千米，深450米。

火星上這一最古老湖泊的發現同科學家們對火星的研究相矛盾。根據該理論，火星上最古老的凹地和山峰形成於水量充沛而溫暖時期的41億年前—37億年前。根據迄今現存理論，火星上新發現的這個最古老湖泊的形成期最晚，當時的火星氣候已變得寒涼而乾燥。

從事空間生物學研究的多數科學家認為，火星上任何生命跡象都是以地下微生物的形式被發現的。發現的這些湖泊向這些微生物提供了舒適的生存環境，這些微生物的遺迹將在火星的地層中被發現。新發現的那個最古老的湖泊可能是在火星山的氣候發生急劇變化時徹底蒸發後而消失了。科學家們認為，火星上湖泊的發現有助於對火星過去的生命過程有一個更詳盡的了解。

2016年，歐洲宇航局計劃向火星發射「火星外來者」號火星車繼續探測火星。科學家們把在火星上發現有機生命的希望寄托在「火星外來者」號身上。

火星上曾存在太陽系最大的湖泊

我們在火星照片的環形山中看到的那藍色的東西是什麼?難道是火星上的水嗎?歐洲宇航局對不久前發表的「火星快車」號探測器傳回的火星表面照片解釋道：「那藍色的東西不是水，而是光學錯覺。」

有人會認為，這張火星照片上左側環形山中的藍色部分和右上方藍色部分一定是火星上發現的水，其實不然。

誰還能懷疑在這些火星湖中有水?!要知道，實際上，這張火星照片左側的環形山中的藍色部分和稍右一點的藍色部分很像水體，即很像湖泊，在環形山湖泊的中心的最深處，那裡的水是深藍色。而在環形山岸邊較淺處，那裡的水看上去呈淺藍色。與這個湖泊比鄰的地方出現深色斑痕，那裡很像一片充滿水的沼澤地。

有湖泊的這座環形山位於一個被稱作「阿拉比亞·泰拉」的地方。該環形山的直徑約70千米，因此，這裡的水體也不會小，水體寬度約20千米。這裡的水清澈見底而純凈。能看見環形山底部的地貌。這個湖裡可能還有魚。

如果相信歐洲宇航局，那麼在這裡的環形山中沒有任何水。原來，火星上的這些湖泊是被有意「裝飾」成這個樣子，以便研究人員能區分出被侵蝕地區。火星上的風速可達100千米/小時，因此火星上的龍捲風可肆虐數百千米甚至數千千米高，它能把火星上的地表土捲走，從而使深色的火山岩——玄武岩暴露在地表，其地表呈現出的青色部分是光學錯覺，似乎很像水。如果相信歐洲宇航局，火星上的湖泊類似「海市蜃樓」現象，實際上，那裡沒有水。

顏色更深的岩石看上去很像水。火星上有「水」的照片還是早在2014年11月19日藉助高解析度立體相機拍攝並傳回地球的。

顏色更深的岩石看上去很像水。火星上有「水」的照片還是早在2014年11月19日藉助高解析度立體相機拍攝的。為什麼歐洲宇航局的專家們以此來吸引人們的眼球至今?可能是為了讓研究火星的興趣升溫。因為，許多懷疑論者畢竟不會再改變自己的觀點了。他們仍在繼續認為，火星環形山中有水，而且在火星的某個地方甚至存在生命。昔日的某個時候火星人曾生活在這裡。讓人感到驚異的是，類似的想法並非沒有根據。

早在諾亞時代火星人就已經在那裡洗澡了!

NASA行星學研究所的專家們通過研究得出一個結論：「某個時候，在火星南半球的埃拉達平原曾存在一個巨大的湖泊。」萊·勃利馬斯泰勒博士和他的同行們仔細分析了該平原上的層狀沉積岩，最後得已搞清，平原上的這些層狀沉積岩是隨著湖泊周圍的山岩在水的作用下逐漸向湖中沉積和坍陷而聚積形成的。此外，從火星上傳回的照片中不難發現，地表的某些地區看上去似乎覆蓋著淤泥。

從火星上傳回的照片中不難發現，地表的某些地區看上去似乎覆蓋著淤泥。

火星上乾涸的湖底被淤泥層所覆蓋。埃拉達平原是由於一顆巨大的隕星或彗星撞擊後形成的。進而形成太陽系最大的隕坑，它的直徑為2000千米，深約8千米。如果相信科學家，太陽系這個大隕坑曾經充滿了水，其容量可達數百萬立方千米。火星上水體留下的痕迹也就是太陽系最大的湖泊留下的痕迹。科學家幽默地說：「早在諾亞時代火星人就已經在那裡洗澡了。」

「好奇」號火星車游弋火星湖底美國「好奇」號火星車在火星蓋爾環形山考察時，在那裡發現一個直徑約200千米很深的大湖。於是，「好奇」號開始游弋湖底，尋找湖水存在的科學證據，它在那裡終於發現了時間長達幾千萬年的岩石沉積層，以此證明了在遠古過去的火星上確實存在一個大湖。圖片中圓圈所示位置是「好奇」號火星車目前的活動範圍。

美國「好奇」號火星車在火星蓋爾環形山中發現直徑200千米的大湖。湖水侵蝕的明顯地貌特徵和幾千萬年形成的沉積岩便是昔日大湖存在的史證。照片中的圓圈所示處是「好奇」號火星車當時的活動範圍。

火星兩極冰蓋呈螺旋狀之謎

為什麼火星極冠呈深深的溝紋狀?為什麼這些峽谷褶皺呈很像海貝花紋的螺旋狀?在個別地方還發現類似腦溝的地貌?地球上為什麼沒有這些獨特地貌?2004年3月25日，美國亞利桑那大學教授、地質學博士貝雷切爾對這一系列問題做出非同尋常的回答。火星北極地區呈現出深深的溝紋狀冰蓋，它呈輻射狀彎彎曲曲向外擴展——離極地越遠溝紋之間的距離就越大。

自然界中的這種螺旋狀現象並不罕見：只要我們看一下軟體動物的貝殼如鸚鵡螺，它呈螺旋狀;從高空觀察龍捲風也是螺旋狀;從漩渦星系的照片上還可以發現，從星系中心向外擴展的星系旋臂更是螺旋狀……可以說，螺旋狀在自然界中無處不在。

火星雖然跟我們的地球相像，但它卻是一顆獨特的行星——它就像兒童的陀螺玩具一樣，經常相對設想中的垂直軸作搖擺式運動，火星由於這一搖擺式運動使陽光更近些——有時這個地區離陽光近些，而有時那個地區離陽光近些，因此在極地的這種條件下會發生以下情況：峽谷一側的冰蓋在陽光的照射下開始慢慢融化、蒸發、逐漸變深使冰蓋的溝痕加大，漸漸融化的冰水蒸發，其蒸氣朝峽谷更寒冷的背陰面運動，這些峽谷再重複凍結，結果出現約1000米深的獨一無二的大峽谷，整個極地地區都被這種冰封的峽谷所覆蓋，其面積達數百平方千米。

想必，這種現象只發生在火星上。然而，大氣層稀薄、氣候寒冷和搖擺式運動是火星的特質。而我們作為地球人卻很幸運，要知道，地球卻沒有火星的這些怪異的特質，特別是地球兩級附近的溫度或高或低都受到洋流和氣流的調節。此外，我們還應該感謝我們的引力「夥伴」月球，地球之所以能被約束在一條較穩定的軌道上運動，既不像火星那樣「搖頭尾巴晃」，也不「東竄西跑」——這正是月球的功勞!而火星則完全另外一樣，其表面每一個具體點的溫度都取決於陽光的入射角。由於火星大氣稀薄，熱對流過程非常微弱——這種微弱的熱對流過程幾乎只發生在陽光能照射到的區域，結果冰蓋峽谷的斜坡此時朝向陽光，並迅速融化而且變得越來越陡峭，其臨近區域卻處於凍結狀態。這一切並非偶然，火星的兩級冰蓋就是具有這種螺旋狀特點——對自然界來說這種螺旋狀「造型」完全是自然而然的。

研究中發現，火星兩極的這種螺旋狀冰蓋越接近旋臂的邊緣，螺旋體之間的距離就越大。而在螺旋狀冰蓋的中心卻相反，螺旋體之間的距離就越小——正是由於這種原因，越接近極地，冰蓋隨火星旋轉的速度就越低，螺旋狀冰蓋之間的距離就越小。越接近極地也越寒冷，冰蓋融化得也就越慢。過去，科學家們對火星兩極冰蓋的螺旋狀現象錯誤地解釋為，這是由於火星上強勁的龍捲風造成的。看來，火星兩極冰蓋螺旋狀之謎終於被解開了!

火星南極發現大量固態水如此看來，火星是諾亞時代的見證，儘管那時火星上的水量不大，諾亞卻可以在火星河裡洗浴。有人認為，要想讓火星上的水保持液態，必須回到30億——40億年前的諾亞時代。當時，火星的埃拉達平原地區湖水波浪激蕩，在某個地方還曾有過海，甚至還有大洋。那麼，火星上如此豐富的水資源都跑到哪裡去了?很可能都冷凍在火星的地下。

火星南極地區蘊藏著極為豐富的固態水。

在第39屆月球與行星科學會議上，NASA科學家公布了藉助「火星探測軌道飛行器」上的定位雷達獲得的資料。這些探測資料證明，在火星中緯度地區地表覆蓋著厚度達幾百米的固態水冰層。而且，在火星的沙層下方還發現固態水，其面積占火星地表總面積的1/3至1/2。沙層下方蓄水層的厚度達幾厘米至幾米深。專家們認為，這些地區，由於春夏秋冬在不同的季節里溫暖的陽光照射到火星地表不同，沙層下蓄水層的厚度也隨之變化，這表明，離陽光越近，固態水的蓄層就越深，反之就越淺。

如果火星上蘊藏的全部冰融化可覆蓋火星全球幾十米深。

繼美國探測器之後，又傳來更振奮人心的喜訊：歐洲宇航局「火星快車」號探測器在火星南極地區發現厚度達4千米的冰層，這占火星上固態水的90%。參與火星考察和研究的專家認為，火星北極地區的水儲量也不少，如果蘊藏在火星上的冰全部融化，可覆蓋火星全球幾十米深。

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