本月焦點

火星曾是水世界

2007/01/15 貝爾(Jim Bell)
探測車與軌道船傳回了新的觀測結果,顯示液態水不僅曾經存在火星上,甚至覆蓋大部份地表有10億年之久。

重點提要

探測車與軌道船傳回了新的觀測結果
顯示液態水不僅曾經存在火星上
甚至覆蓋大部份地表有10億年之久。
畫家描繪出在25-40億年前,火星地表充滿水的樣貌。水體的邊緣沉積著鹽類,在微光中呈現出紫色。

截至2005年2月,探測車精神號已經在火星地表的卡西佛隕石坑待了一年多。卡西佛隕石坑深達兩公里,面積與美國的康乃狄格州一般大(約1萬3000平方公里),它位在一個比大峽谷還長的乾涸古河谷末端,因此身為探測車研究團隊的我們,有許多人都期待精神號可以發現證據,證實這個隕石坑在數十億年前曾經充滿了水。然而在太空船著陸的平坦平原上,精神號既沒有發現湖泊的沉積,也沒有發現其他跡象顯示卡西佛隕石坑內曾經有水。精神號的照片顯示,這裡只有灰塵、砂粒以及已經完全凝固的火山熔岩。

但就在精神號抵達哥倫比亞丘陵的斜坡時,情勢有了改變。哥倫比亞丘陵距離精神號的著陸點約2.6公里。當精神號奮力攀上赫斯本丘時(此處山丘的名稱,都是以2003年哥倫比亞太空梭失事時喪生的七位太空人為名),輪子的轉動使碎石頭噴濺出來,並且在火星土壤上留下了深深的輪痕。在一個稱為巴索羅布斯的區域,土壤特別滑,探測車的輪子突然使某種奇特的白色沉積物露了出來,那是我們之前在卡西佛隕石坑所不曾看過的。事實上,當任務團隊注意到這個現象時,精神號已經越過巴索羅布斯了,於是我們馬上使探測車緊急煞車,然後迴轉。


億年前;巨大隕石坑時期:火星形成後,小行星跟彗星像猛烈的炮火般轟擊這個行星,形成了巨大的撞擊盆地,並且觸發激烈的火山作用。


在進一步審視後,我們判斷這些沉積物是硫酸鹽的水合物,富含鐵與鎂,就聚集於佈滿塵土的地表之下。在地球上,這類的沉積通常是出現在海水蒸發後,或地表水與火山氣體、液體相互作用所遺留下來的。這麼說來,火星上應該也曾發生過這兩種作用的其中一種。(雖然科學家已經發現,卡西佛隕石坑或火星上的其他地方都沒有活火山,但是在火星的早期歷史中,確實曾經有火山爆發。)先不管哪個說法是對的,我們了解,這些埋藏在地表下的硫酸鹽,可能是卡西佛隕石坑曾經充滿水的環境所留下的遺跡。

精神號的意外發現,也呼應了遠在火星另一邊的機會號和軌道衛星群所拍攝的火星地表照片。數十年來科學家相信,火星長期以來一直是寒冷、乾燥且不適居住的世界;偶爾出現的洪水跡象或是因水而改變的礦物,都被認為並非常態,而是在非常遙遠的過去所發生的一些短暫異常,時間應是在46億年前火星剛形成後不久。但是探測車、軌道衛星與隕石的新研究,描繪出的世界完全迥異於幾年前許多人的想像。水顯然曾經覆蓋火星大多數地表很長一段時間,這在火星早期的歷史上是確定的,在更接近現代的時期也可能是如此。這有著很深的含意:如果像這樣與地球類似的環境時常發生,而且持續的時間很長,那麼火星上曾經有生命演化的可能性,就更為增加了。

河水流動的景觀

1970年代,水手號以及維京人號軌道衛星拍攝的火星照片中,就已辨識出一些河成地形(被推論為水所造成的地質特徵)。這些地形包含水災切割出的眾多河道,以及與地球上水系有些類似的大型河谷網絡。火星全球探勘者號自1997年開始環繞火星運行,在這將近10年來所攝得的影像中,呈現出某些隕石坑與峽谷壁上,有許多極為細小且看來形成不久的小溝渠(稱為峽澗溝),成為引人注目的景觀。這些觀測結果顯示,過去存在火星地表或是就在地表下的液態水,並不一定非得持續很長的時間。例如水災,可能只維持了幾天或幾個星期,就已經結冰、滲入地下或蒸發了。

甚至,在維京人號的影像中看似河谷的網絡,在高解析度下看來,並不具有與地球表面河谷相同的特徵。火星上的河谷可能完全是由地下伏流與地表的侵蝕作用(基蝕)所造成,而不是在地表上流動的水。火星全球探勘者號影像中所呈現的峽澗溝,也可能是冰層底或積雪在地底下滲漏出的水所造成。雖然這些跡象是極佳且受人注目的指標,顯示火星上有水存在,但還是無法確切證實,這個紅色行星曾是較為溫暖潮濕的環境,就像地球般長期存在著湖泊與河水。


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