火星表面的线索与谜团

什么造就了“死行星”与“活行星”?

Amateur Astronomer - - 新闻速递 - □ 文 柯文采(Thijs Kouwenhoven) /译 程思淼

目前,科学研究清楚地表明,火星是一颗死行星。可是,几个世纪之前,在没有大望远镜和空间探测器的时候,天文学家曾怀疑火星上有生命,而且相信,他们的观测表明事实确是如此。意大利天文学家乔万尼·夏帕雷利(Giovanni Schiaparelli) 是最早对火星表面进行详细研究的人之一。他描述了他称之为“canali”(意大利语)的地貌。虽然这个词的本义是(自然的) “沟”,但它却经常被误译为英语的“canals”,即(人工的)“运河”,暗示着它们是由某些地外文明所建造。这些“canali”的样子

会随季节而变化;人们解释说,这是植被在不同季节的消长。现在我们知道,这些解释都错了。火星上没有生命。火星上甚至没有水——至少没有发现大规模液态水,它的大气也很薄。正如我们所知,火星并不适于居住。但是另一方面,火星又因过去可能拥有生命而闻名,因为有大量的证据表明,在远古的火星上,海洋、河流、雷暴等等是很常见的。行星科学中一个重要的问题是:什么样的自然过程为地球上生命的起源提供了条件?换句话说,为什么地球是太阳系中唯一拥有生命的行星?对这些物理过程进行研究,也就有可能预测,有多少地外行星会演化出与地球相似的物理化学条件。行星科学为解释我们为什么在地球上出现提供了一些线索。

这第三种方法威力巨大。如果我们在火星上看到一个与地球上的火山十分相像的东西,那么它多半就是一座火山。这种类比通常极为 有效,但也有误判的风险(想一想前面提到的“canali”)。它没法保证正确,但至少为科学家后续的研究指出了正确的方向。 虽然没人能回到几十亿年前,但测定诸如火山或干涸河道之类的地貌的年龄,还是比较容易的。较早形成的表面结构会经历更多的小行星撞击。通过比较不同表面上撞击坑的密度,我们就能编订不同表面区域的年代顺序,并且估计它们的年龄。有很多其他过程参与了火星表面形态的塑造;在行星形成之后,上述几种用来确定年代的过程是最主要的——撞击、板块运动、火山活动、水流和风。下面让我们来看看这些过程都有怎样的作用。

柯文采(Thijs Kouw enhoven) 西交利物浦大学数学科学系

希腊平原(H ellas P lanitia)是火星上已知最大的撞击坑。它位于火星南半球,直径约2300千米,深度超过7200米。在它的边缘有河流与冰川曾经存在的证据。数十亿年前,这里或许曾是一个巨大的湖。湖中甚至可能存在着原始形式的生命,不过到目前为止,这还只是人们的猜想。图片来源:M ars O rbiter Laser A ltim e te r (M O L A )

火星塔尔西斯高原的地形图,蓝色为最低的地区,白色最高。塔尔西斯高原(大部分为红色)是火星上一块隆起的区域。图片左上方的巨大火山是奥林匹斯山,它是太阳系中最大的山。另外三座突出的火山表明,这里的火山活动曾经非常强烈。中间的“裂缝”是水手谷,这是由板块活动形成的一条峡谷。正如图中可以看到的,水手谷也曾把大量的水导向火星上的低地(蓝色区域)。图中还可以看到其他河流。上方的蓝色区域环形山很少,这表明这一区域比较年轻,这里在很长的时间里曾经是火星上的海洋。图片来源:N A S A / JP LCaltech /Arizona State University.

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