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火星上發現液态水啦,可惜還不能喝

時間:2024-10-23 06:18:07

無論是火星的生命存在、地質結構還是人類移民火星進程,都可能因為此次發現翻開新的一頁

北京時間2018年7月25日晚,歐洲空間局團隊宣布,在火星的南極冰蓋下,發現了一個寬20公裡的地下大湖。這是人類首次确定火星上存在液态水。數百年來,人類始終期待,能夠在火星上發現生命的痕迹,進而為人類登陸火星創造條件。而是否有水,成為其中最重要的因素。因此,“火星上真的有水”這一發現,其重大性不隻是科學上的成果,還有人類生存空間延伸的希望。

太空靜悄悄,這個湖無聲地躺在火星南極巨大的冰川下、距離火星表面1.5公裡處。它大約有20公裡寬,而杭州西湖最寬處還不到3公裡。

根據發表在最新一期《科學》雜志上的研究内容,這個湖非常冷,裡面充滿了鹽和其他礦物質混合物。中國科學院國家天文台研究員鄭永春評價:“零下74度都不會結冰的水,該是多麼濃的鹵水啊。”

在這潭高鹽度的鹵水中,還可能存在生命嗎?宇宙的神秘緩緩展開,答案仍在路上。尋水之旅

火星位于地球和木星之間,是離太陽第四近的行星。它是太陽系中最近似地球的天體,直徑約為地球的一半,有着與地球相似的晝夜交替、四季更疊。

“如果地球外存在生命,火星是最可能的栖息地”,這個猜想有着科學的基礎,但一直缺乏可證實的依據。

直到進入航天器時代,人類才具備了實地去觀測火星的能力。

1971年5月,蘇聯先後發射兩艘去往火星的飛船,分别攜帶火星2号、火星3号着陸器,以及兩輛隻有4.5千克的機器人Prop-M火星車。

半年多的星際旅行後,火星2号進入火星軌道。與此同時,一場行星級的沙塵暴正在火星肆虐,風速高達26米/秒,大氣中塵埃飛揚,綿延整整一個月。

火星2号着陸器以每秒6000米的速度沖向火星,成為第一個到達火星的人造物,卻立刻栽倒在風暴之中。

火星3号幸運一點。1971年12月2日,它成功在火星實現軟着陸并向地球傳回火星地表的第一張照片。照片中也許是地面,也許是天空,沒有研究者能分辨清楚。還沒來得及拍下第二張照片,在抵達火星的十幾秒後,沙塵暴摧毀了火星3号的通訊系統,從此和地球失聯。

之後,人類對火星的探索大多失敗。不過,人類對火星的了解也在增長。

人們看到火星擁有太陽系最大最長的峽谷之一——水手峽谷——長約4000千米、深達7000米,而地球最大的峽谷雅魯藏布江大峽谷,隻長約505千米、平均深度5000米左右。火星還擁有太陽系最高的山峰奧林帕斯火山,高度超過2萬米,是珠峰海拔的2.5倍。

人們還真實地看到了疑似被水流沖刷而成的河谷、三角洲、湖床——火星以前也許真的有水。

2003年6月,一個名為“火星快車”的軌道探測器飛往火星,它搭載了來自歐洲各國的7台科學儀器。按計劃,它将在大約6個月後抵達火星軌道,并從軌道上對火星進行全火星年(669個火星日,相當于687個地球日)觀測,以及對火星表面進行拍攝。2004年1月,NASA的勇氣号、機遇号,相繼成功登陸火星。3月,研究者宣布,機遇号在岩石中發現液态水存在的證據。不久,勇氣号發現了鹽層,有分析認為這有可能是一條古湖岸線的遺迹。

2006年,火星勘測軌道飛行器攜帶的“淺層雷達”設備,探測到火星埋藏着大量地下冰。通過對傳回的圖像十多年來的跟蹤,美國的一個聯合科學團隊在今年年初宣布,找到了8處藍色的“深井冰”。這些厚達百米的地下冰埋在遠離極地的火星中緯度地區,距離地表僅有1到2米。

2008年5月25日,鳳凰号着陸器登陸火星,并接連發現水冰、火星降雪。

年複一年,地球這一端接收信息的人類,冥冥中進行着一場到火星的“尋水之旅”。

不過,人類一直認為,水僅以氣态和固态的形式存在于火星上。雖然近幾年有證據間接表明火星上或許存在着季節性的液态水,但始終未能收集到決定性的觀測證據。

直到意大利科學家帶來了這個消息。

真的是液态湖嗎?

傳回液态水證據的,正是“火星快車”号上攜帶的探測地下和電離層的高級雷達MARSIS。這個儀器是由意大利科學家團隊安置的。2012年,科學家對其進行了軟件升級,使之能夠獲得更詳細的數據。而新的發現,正由此開始。

簡單來說,MARSIS會從軌道探測器“火星快車”号上,向火星發射低頻電磁脈沖,其中一些脈沖會與火星表面及其下方的物質相互作用,再反射到MARSIS,為科學家提供有關火星地質結構的信息。

MARSIS的工作原理非常簡單。但由于MARSIS是裝置在“火星快車”号上,而“火星快車”是圍繞火星快速移動的,因此科學家團隊重點調查的極地地區(PlanumAustrale)停留的時間極短。這意味着,研究人員隻能定期對該地區探測,若想獲得完整數據,需要收集多次,這需要花上數年時間。

在2012年到2015年期間,MARSIS團隊對火星的南極區域進行了總共29次探測,數據分析的結果表明,雷達信号中存在着明顯的異常。

這個異常區的深度大約在地表以下1.5公裡處。多軌雷達數據可以圈定,這個亮反射異常區域的範圍,寬度大約有20公裡。

通過對地球的雷達探測分析,科學家們知道,相對比于岩石或沉澱物,水對雷達的反射能力更強。而火星上新發現的這個雷達反射信号,就與地球上極地冰川下的信号極為類似。

研究人員試圖為這種強烈的反射尋找其他的可能性。比如,冰蓋上方或下方,有一層冰凍二氧化碳,也能造成類似的現象。但研究人員認為,任何解釋都不如液态水的存在,更符合當前的觀測。

“我不能100%證明它是水,但我也想不出除了液态水之外它還能是什麼。可能是我缺乏想象,也可能是現在的數據還不足。”NASA火星計劃辦公室的首席科學家理查德·祖裡克在接受媒體采訪時解釋。但他也表示,如果有更多的雷達觀測結果,科學家們可能得出其他的解釋。他本人并未參與到該研究中。

還有另一個數據作為輔助印證:電場中的物質,具備不同強度的儲存能量能力,稱為“介電常數”。水的介電常數高于岩石和冰。而科學家發現,異常反應區域的介電常數,高于火星上任何其他地方,而且與地球上的冰下湖泊相當。

多種證據交叉論證,研究者們最終得出結論——這裡存在液态水湖。

MARSIS首席研究員、意大利國家天體物理研究所羅伯托·奧羅塞伊則表示,雖然團隊無法測量水層的厚度,但它不僅僅是一層薄膜。

不過,這并不是一個普通的湖。火星南極的溫度低達零下70攝氏度,而冰蓋厚度隻有1.5公裡,如何能保持液體狀态?此前,人類已經在火星北部平原的土壤中,發現了大量的鎂、鈣等鹽類物質,大量的鹽,可以降低水的冰點。因此,這一液态湖中,很可能也含有大量的鹽類物質。

2018年7月25日訊,法新社7月25日消息稱,研究發現,火星上發現了第一個液态水湖。報道稱,科學家們在火星上發現了巨大的地下蓄水層,這增加了火星上存在生命的期望

我不能100%證明它是水,但我也想不出除了液态水之外它還能是什麼。可能是我缺乏想象,也可能是現在的數據還不足

有了水,會有生命嗎?

液态水的發現,似乎使火星擁有生命,變得更具可能性。不過,一個高濃度的鹽湖,是否能有生命存活呢?

美國西南研究所的地球物理學家大衛·斯蒂爾曼對此保持疑問,高濃度的鹽和零下數十度的溫度,對任何微生物來說都不是好兆頭。“如果火星生命與地球生命一樣,那裡就太冷也太鹹了。”

對于普通的生物而言,高濃度的鹽,會造成環境的高滲透壓,導緻細胞滲透失水,進而使生物死亡。

但科學家們解釋,這也并非絕對。即便在地球上,也有一種可以在極高鹽度的環境中生活的生物,并進化出了對付這些高濃度鹽的“十八般武藝”。

它們生活在地球海洋深處的深海鹽湖裡。這些鹽湖的鹽濃度,幾乎可達普通海水的5倍,這一濃度對普通海洋動物來說是緻命的。但在這些深海鹽湖中,科學家也發現了一種微生物,可通過加工洋底滲漏的甲烷生存。它們既不依賴陽光,也不畏懼對普通生命來講的超高濃度鹽分。

還有一種可以耐受15%以上氯化鈉濃度的微生物,它們具有獨特的細胞膜結構。這些在高鹽度環境中存活的生命,主要采取兩種不同的策略,來防止其細胞質的滲透作用而導緻的脫水。第一種方式是将有機化合物積聚在細胞質中,形成一種滲透保護劑,防止細胞質滲透失水。第二種方式則有些激進,微生物可以讓鉀離子選擇性地進入細胞,以此來提高細胞内滲透壓。大多數古菌、酵母菌、藻類和真菌,都是通過第一類方式在高鹽環境中生存的,少數微生物采取第二類方式。

這些嗜鹽微生物還能夠使用各種能源。它們可以是需氧的也可以是厭氧的,可以通過光合、發酵、硫酸鹽還原等多種方式獲取能量。

另一個問題是,未來能否在火星探測到更多液态水?科學家同樣無法回答。他們認為,如果這個湖泊是唯一一處液态水庫,意味着這一發現是一次奇怪的偶然,很可能是地殼中一些不規則的熱特性導緻的。但是,如果火星上有不止一個冰下湖泊,人類對火星的探索将發生重大改變。

比如說,如果人類能發現更多冰下湖,那就意味着,火星上有很多地方,都具備産生湖泊的條件,而通過這些地下液态水,則能幫助人類更多地了解火星早期的環境。

歐洲ExoMars火星車雷達探測器的開發者、巴黎薩克雷大學的瓦萊麗·西亞雷蒂對媒體表示,“真正的大發現将是極地之外的更深處的水。”他認為,隻有當在較低緯度的溫暖區發現湖泊,才能提高火星擁有生命的可能性,“那裡更适合活性微生物”。

移民火星,誰會成功?

火星存在液态水的消息,對未來的火星移民來說,是個好消息。這當然不是一蹴而就的事情,但人類對火星的好奇心,變得更強烈了。

目前人類共有8個正在服役的火星探測器,5個來自美國,2個來自歐空局,1個來自印度。

2017月12月,特朗普的白宮一号太空令将登陸火星提上了日程。随後,NASA為該計劃拟定了階段目标:在2030年把人類宇航員送上火星。

SpaceX的埃隆·馬斯克同樣雄心勃勃,在他的火星移民計劃裡,2024年預計将貨物和宇航員一起送上火星。這些執行最初任務的飛船将成為SpaceX公司第一個火星基地的起點,最終在火星上建立一個自我維持的文明。

歐空局不甘落後:2017年,歐空局在“火星快車”号上載入了新的航天器軟件,将其服役年限将延長至2020年。歐空局目前給出的火星車最新發射時間是2020年7月25日。

在探測火星的問題上,印度目前當得起“亞洲唯一”的稱号。2014年9月入軌的“曼加裡安”号是目前亞洲唯一一顆火星軌道探測器。印度也成了世界上首個發射火星軌道探測器一次就成功的國家。

中國計劃在2020年7月至8月用“長征五号”火箭發射首次火星探測任務,包括火星軌道器環繞探測和火星車軟着陸巡視探測,實現“環繞、着陸、巡視”一步到位。

所謂一步到位,即探測器接近火星後,首先要讓它被火星引力捕獲,成為環繞火星飛行的探測器。之後,在合适時機,與環繞器分離的着陸巡視器将着陸到火星表面并釋放火星車,開展巡視探測。同時,環繞器繼續在軌道上進行科學探測。

項目首席科學家萬衛星院士曾說道,中國首個火星探測器“肩負重任”,它将通過光學遙感探測火星形貌,看看火星表面長什麼樣;通過光譜等探測火星土壤元素、礦物成分及岩石類型;探測火星土壤結構及水冰,火星表面甚至地下淺層是否有水;還要探測火星空間環境,包括火星大氣。

火星液态水的發現,也許隻是個例,也許還有更多,宇宙神秘沒有确定,人類的好奇心永不停止。
   

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