走近紅色星球的那些未知
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[導讀]好奇」號火星探測器,獲取了許多珍貴的火星資料。甲烷和乙烷這兩種有機分子的混合,有望構成更加複雜的化學物質,甚至生命。
人類對於火星的困惑遠不止「是否存在生命」一個
走近紅色星球的那些未知
「好奇」號火星探測器，獲取了許多珍貴的火星資料。
「季節性坡紋」可能與含鹽液態水在斜坡上的流動或析出有關。
■將新聞進行到底
文·陳思雅 本報記者 姜 靖
由於火星是太陽系中與地球最相似的星球，因此人類一直猜想是否曾有生命在火星上演化。多年來，科學家們一直對火星是否存在生命進行著孜孜不倦的探索。
近日，關於火星上到底有沒有過生命，似乎又有了一些新的進展。據英國《每日郵報》報道，大約39億年前，一顆隕星撞擊火星並在其表面形成一個巨大的撞擊坑，研究顯示這裡擁有產生生命所需的全部要素，因此科學家們認為這裡將是未來開展火星生命搜尋的最佳地點。
其實關於火星的謎團遠不止「是否存在生命」一個，從古至今，這顆紅色的行星一直充滿了神秘色彩，即使已經有幾十個探測器被送往火星，但人類對於這顆行星仍有許多未解之處。
火星謎團一：火星上到底有沒有生命？
科學家所說的這個撞擊坑名為「阿爾及爾盆地」，這個撞擊盆地直徑達到1770公里，研究人員認為這裡可能埋藏有大量水冰，古代冰川沉積物以及一個水熱系統的殘餘，所有這些都構成了生命生存的必要條件。據此，科學家們建議未來開展的火星探測行動可以考慮將這個位於火星南半球的撞擊坑作為目的地，用以在此搜尋過去甚至現在可能存在生命的線索。
行星科學家、國家天文台鄭永春博士介紹，火星是太陽系裡的第四顆行星，緊挨著地球，位於太陽系宜居帶附近，它的溫度大概相當於地球上的南極，那裡四季分明，1晝夜長度為24小時37分鐘，是整個太陽系裡面跟地球最相似的行星。因此人類一直對於火星存在生命抱有很大期望，並且一直不斷有科學家發現支持火星可能存在生命的證據。
2014年9月，希臘和英國科學家在著名的火星隕石「那喀拉」中發現了一處極像地球生物細胞化石的結構。通過進一步研究分析，科學家們發現其中曾經含有水，從而為火星表面之下曾經存在適宜生命形成並進化的環境提供了有力的證據。
英國曼徹斯特大學地球、大氣與環境科學學院教授伊恩·里昂說：「我們現在能夠明確的是，火星曾經可以支持生命的存在。那裡並不太冷，也並不會過於荒蕪。我們所知道的生命，比如細菌這種生命形式，可以在那裡生存。當然，我們現在還沒有在那裡發現細菌。但通過這些發現，我們認為火星可能曾經存在生命，或許至今仍存在某種形式的生命。」
2014年12月，包括中國科學家在內的國際研究團隊的科學家們在一塊火星隕石中發現了碳顆粒，並證明了這種碳顆粒是有機物質，而且認為這種有機物質有可能是生物形成的。這一發現，是火星曾有過生命的迄今為止最令人鼓舞的科學論據。
雖然種種證據表明火星可能曾經有過生命，但鄭永春說，目前火星上還沒有發現任何形式的生命，包括微生物、病毒、昆蟲，但這並不排除火星可能會存在低等生命。因為根據地球的經驗，即便是在非常極端的環境下，仍然有可能孕育生命。地球上就有很多極端環境下生存的生命，比如海底熱液噴口附近，那裡高溫、無光、強酸，但仍然有大量的生命存活。
火星謎團二：為什麼火星有「兩張面孔」？
在對火星進行了多次探索後，人們發現了一個奇怪的現象。根據探測器傳回來的照片，科學家發現了火星長著「兩張面孔」。
南半部火星表面是粗糙的並布滿了隕石坑和溝壑的高地，據估計，火星上直徑寬於30公里的深坑數超過3000個，其中約90％分布在南半球。而與之「風格迥異」的北半球，卻較光滑和低平，是在太陽系中最平坦、光滑的地方之一。
上世紀70年代，科學家開始注意到火星南北截然不同的「兩張臉」。此後，火星高低各半的成因一直是困擾科學家的難題。
鄭永春介紹，火星的南半球原來是年齡更古老的大陸，遭受小天體撞擊的次數較多，所以撞擊坑非常多，地形也很複雜。而北半球地形較為光滑平坦，可能有過大片的海洋。
他說，科學家們推斷約在43億年前，火星可能具有足夠覆蓋整個表面的水量，而且這層水體的深度能達到137米。更有可能的情況是，這些水形成了一個海洋，佔據了火星北半球幾乎一半的面積，在某些地區的深度超過1600米。
而這項新研究基於歐洲南方天文台甚大望遠鏡陣列（位於智利）及凱克天文台（位於美國夏威夷）的詳細觀測。利用這些強大的儀器，研究者識別出了火星大氣層中兩種相似形式的化學痕迹：一種是我們熟悉的水（H2O），另一種是半重水（HDO）。
火星謎團三：火星上有流動的液態水嗎？
21世紀初，美國航空航天局就制定了一個火星探尋水的優先戰略，即哪有水或水的遺迹就往哪探測。直到現在，美國航空航天局共向火星發射了15個探測器，如「好奇」號、「勇氣」號等都成功在火星表面著陸，並帶回珍貴的一手資料。
「從資料中，我們發現火星盆地中發育了很多溝渠，跟地球上水流沖刷的痕迹非常相似，每一條溝渠的寬度大概是1米到10米左右。」鄭永春說，「『火星全球勘探者』號拍攝了大量火星表面水流沖刷和侵蝕地貌、河口、衝擊扇等水流作用的遺迹，因此推斷火星上的水是不少的。」
雖然以往有大量證據表明液態水曾經在火星表面上流動，但液態水現在是否還偶爾會在紅色星球表面上流動，仍然是一個懸而未決的問題。
自2006年以來，美國火星勘測軌道飛行器多次在火星山丘斜坡上發現手指狀陰影條紋。美國航空航天局將其稱為「季節性坡紋」，即在斜坡上反覆出現的紋路。它從春天開始出現，夏天達到最多，秋天天氣涼下來的時候又逐漸消失，第二年春天又開始出現。
2011年，科學家研究認為，這些線條痕迹與易揮發流動物質的可變特徵相符，有可能與含鹽液態水在斜坡上的流動或析出有關，並指出這是目前在火星表面存在流動的液態水的證據，也就是說火星上存在「潺潺的流水」。鄭永春說，這種液態水是含有高氯酸鹽且有毒的液態水（一種滷水）。雖然是滷水，但也說明火星現在地下就像青藏高原的凍土層，含有豐富的水，還有地下水文循環，並且會在合適的時機和地點湧出地表。
火星謎團四：火星大氣中的甲烷是怎麼來的？
甲烷和其他有機分子被廣泛認為是原始生命存在的潛在跡象。美國航空航天局曾宣布，「好奇」號火星探測器在這顆紅色星球的大氣中發現了來源未知的甲烷氣體。
鄭永春指出：「在地球上大氣中的甲烷多由微生物反應產生，比如池塘、湖底，冒出的氣泡，這冒出來的就是甲烷，所以甲烷可能跟生物有關。因此人類探測到火星大氣層中的甲烷之後，有科學家推測這是火星上有生命的證據。」
但他又補充道，大氣中的甲烷還可能是無機化學過程產生的，與微生物無關。比如地球上也有很多非生物成因的甲烷，岩石縫隙中也會冒出甲烷，但是它沒有生命活動。所以，火星大氣中的甲烷到底是生物成因還是無機成因，這一問題目前還無法判斷。「利用同位素分析手段，分析甲烷氣體的碳同位素組成是一個比較好的手段，但分析同位素的質譜計還沒有辦法做到小型化，所以無法運到火星上進行探測。」鄭永春說。
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