NASA:火星存在液态水活动证据
摘要:北京时间9月28日23点30分,美国NASA发布了重大新闻,称光谱仪器监测证据证明了之前火星表面有液态水的猜想,且为高含盐度水。这是“迄今为止最有力证据”证明在现在的火星上有含盐液态水,这也增加了火星上存在微生物类生命的可能性。
最新发现|美宇航局宣布火星存在液态水活动证据
美国宇航局9月28日举行发布会,公布了该机构有关火星的“重大发现”。研究人员表示,最新证据表明此前在火星表面一些陨坑坑壁上观察到的神秘暗色条纹可能与间歇性出现的液态水体有关。
来自美国宇航局卫星的数据表明这些出现在坑壁上的暗色条纹可能是含盐水体沉积过程产生的结果。尤为关键的一点在于,这种含盐水体将能够改变火星表面水体的冰点与沸点,从而使得液态水体在火星地表的存在成为可能。
上图中这些深色、狭窄、100米长的条纹称为“季节性斜坡纹线”,从火星的陡峭山坡上延伸而下,科学家推断这 是由同时期的流动水所形成的。近日,行星科学家在海尔火山口(Hale crater)探测到了水合盐,证实了最初的假说,即这些条纹确实是由于液态水流动而形成的。据推测,深色条纹上坡处的蓝色可能与其本身的化学组成无关, 而是来自矿物质辉石的存在。该图片是由一张正射投影[红外-红-蓝/绿(IRB)]的假彩色图像(ESP_030570_1440)覆盖在一张同地点的数 字地形模型(DTM)图像上制成的,后者是亚利桑那大学高分辨率影像实验(High Resolution Imaging Science Experiment,HiRISE)获取的影像。图像的垂直放大倍数是1.5。
NASA科学家证实火星上发现有液态水的证据 @柚子木字幕组佐治亚理工学院的鲁詹德拉-奥哈(Lujendra Ojha)和同事们将相关研究论文发表在了《自然·地球科学》杂志上。
火星地表发现液态水存在的证据增加了火星上可能存在微生物类生命的可能性,因为任何液态水的存在都会为环境的宜居性加分。而对于未来前往火星的宇航员而言,火星近地表存在的液态水也将让他们在那里“更容易生活”。
长期以来,科学家们一直想知道在今天的火星表面是否有液态水体流动,而此次这一发现首次证据确凿地回答了这一问题。
神秘现象|夏季均存暗色条纹出现与消失状况
这个问题看似简单,实际牵扯非常复杂。首先火星表面的温度远低于摄氏零度,而火星地表的大气压强也非常低,任何液态水都会立即沸腾蒸发殆尽。但在过去的15年间,探测器不断在火星地表各处发现随季节变化的细小沟渠以及暗色条带,这种现象使科学家们不得不产生这样的怀疑:这些现象是否与液态水的存在有关?
狭窄的深色条纹称为“季节性斜坡纹线”,从火星的Garni陨石坑外壁上发散而出。图中深色条纹长度可达数百米,据推测是由于火星上含盐的液态水流动而形成。该图由一张正射投影[红外-红-蓝/绿(IRB)]的假彩色图像(ESP_030570_1440)覆盖在一张同地点的数字地形模型(DTM)图像上制成的,后者是亚利桑那大学高分辨率影像实验(High Resolution Imaging Science Experiment,HiRISE)获取的影像。图像的垂直放大倍数是1.5。
奥哈博士利用美国宇航局火星勘测轨道器(MRO)获得的最新数据尝试解决这一难题。MRO探测器搭载了一台科学载荷,名为“CRISM”(紧凑型勘测成像光谱仪),其可以从轨道上确定火星地表物质的成分。
这台设备获取了四处地点的光谱数据,在这几处地点上,夏季期间均存在有暗色条带的出现与消失现象。
CRISM设备的数据显示,这些所谓的“季节性斜坡条带”(RSL)被一层盐类所覆盖。这些盐类的主要成分是高氯酸镁、氯酸钠和一些氯化物。这些盐类溶入水体后可以使液态水的冰点降低达80摄氏度,并使其蒸发效率减低10倍以上。
这样的盐类物质组合让这种盐水得以有可能在火星表面稳定存在足够长的时间,使其能够沿着火星上一些陨坑的坑壁留下,从而形成轨道器所观察到的暗色条纹。
水源猜测|科学家尚未弄清楚水量地势
遗憾的是到目前为止科学家们仍然不能判断造成这种暗色条带的水体究竟来自何处。MRO飞船考察的区域接近火星赤道,而根据此前的认识,在这一地区如果地下存在结冰状态的水体的话,那么也应该存在于很深的深度上。
其中一种可能性是,是存在于火星地表的盐类从空气中附着了水分。好奇号火星车曾经发现这种机制存在的强烈证据。但存在的问题是,研究人员无法确认这一机制是否可以提供足够的水量来解释我们所观察到的暗色条带现象。
另外一种理论则认为这可能是地下蓄水层的出口,但这种说法与卫星图像上观察到很多这种暗色条纹实际上都是从一些高山的顶部区域流出的事实并不相符。科学家们认为形成这些暗色条带的水体在火星的不同位置上拥有不同的来源。
火星陨石坑神秘暗色条纹
发现已久|手指状阴影条纹出现多次
自2006年以来,美国火星勘测轨道飞行器多次在火星山丘斜坡上发现手指状阴影条纹。美国航天局将其称为“季节性斜坡纹线”,并认为这种奇特的季节性地貌由咸水流造成,但一直没有找到直接证据。
在新研究中,佐治亚理工学院的卢恩德拉·奥杰哈等人分析了火星勘测轨道飞行器获取的火星表面4处地点“季节性斜坡纹线”的光谱数据,发现该数据与水流沉淀形成的水合盐矿物的光谱信号一致,而周围地貌却没有盐的光谱信号。
研究人员在发表于英国《自然·地学》杂志的论文中写道:“‘季节性斜坡纹线’是现今火星水活动的结果,我们的发现强有力支持这一假设。”
科学判定|液态卤水如何形成?
光谱为什么能分析出在遥远的火星上有水?中国科学院紫金山天文台研究员季江徽说,实际上,光谱监测之后所形成的是数据,再将数据绘制成谱线,在天文学中,这些谱线中如果有凹进去的“吸收峰”,这就是水的特征峰,从而可以判断水的存在。之后,通过光谱来进行推论,将光谱监测到的水与纹路的活动性联系到一起,来研究纹路附近成分的变化,最后来确定这些季节性斜坡纹线是由水形成的。
在地球上,液态水如果想要在山川大陆上留下侵蚀痕迹需要很长的时间,甚至多达几百年,而为何火星过几年就会有几条新的纹路形成呢?专家解释说,这是因为火星独特的气候原因造成的,水很容易留下纹路,在蒸发之后这些纹路久久都会存在。
不过,熟悉火星的人都知道,火星是十分干燥的,而且稀薄的大气无法把水分聚集在云层中,那么,火星又是如何能存得住液态水的呢?
中国科学院国家天文台研究员李竞说,在火星的表面几乎不能存在液态水,在火星的水几乎只有两种状态:固态或者气态,这是由于火星的大气压力和气候条件等限制所致。火星的大气压只有地球的百分之一,火星的气温很低,水会结成冰,如果冰化成水,就会一下子变成气体,而由于火星的大气层很稀薄,所以不会在云层聚集大量的水分,而会散发到宇宙中去。不过,这个理论是建立在假设火星上的水是“地球水”的基础之上,如果“火星水”中含有其他的物质,情况可能会有所改变。
美国的科学家们曾经在实验室内模拟了两种情形:在只有高氯酸盐的实验里,科学家们将1毫米厚的盐层放在温度可控的盘子或者类似火星的泥土上。即使过了三个小时,仍然没有形成任何液态水。这暗示了潮解(由固体变成溶液的过程)并没有发生,它不太可能是火星上非常重要的过程。当研究人员将高氯酸盐或者盐渍土放在3毫米厚的冰层上,当室内温度达到-73摄氏度时,液态水在数分钟内就形成了。这样的条件恰好处于“凤凰号”着陆点观察到的一系列火星环境条件范围内。(凤凰号火星探测器于美国东部时间2008年5月25日19时53分在火星北极成功着陆)
这两个试验证明,在火星的一定环境中,一定分量的盐和冰放在一起会发生潮解现象。
季江徽说,无论是火星表面的地貌、河床还是曾经被搬运过的石头,都能为火星曾经有大片的水提供证据,在此之前也做过关于火星可能有大量冰或水的探究,不过这些结论都是推测,如今的这份论文将这些推测都证实了。
但是,论文称,至于这些水从哪里来,现在从季节性斜坡纹线上来看还不是很清楚,可能来自地表或地下的冰,但是不太可能来自赤道附近某纬度的近地表冰层。季江徽说:“根据我的个人猜测,这些水更有可能来自于地下向地上的运动而渗透的,不过也只是一种猜测。”
重大意义|人类已迈出寻找外星伙伴的第一步
早在2008年,美国密歇根州立大学凤凰号探测器研究小组成员、大气海洋和空间科学教授尼尔顿·雷诺(Nilton Renno)首次注意到,凤凰号发回的图片里有奇怪的水珠。在接下来的几周里,水珠似乎在增大和合并。虽然雷诺认为它是水珠且火星表面的盐分是导致水珠形成的主要原因,但很多他的同事对此并不认同,因为在火星上从未发现过盐。数年之后,“好奇号”漫游车在火星其它地区发现了高氯酸盐的存在,现在科学家们相信火星表面的确存在高氯酸盐和其它盐。如今的这一结果,终于被“砸实”了。
在地球上,只要存在水的地方就一定存在生命,生命的形式可能不是高级物种,但却和人类一样有“生命体征”。火星发现流动的液体,这就有了能支持生命的功能,火星上存在生命的可能性或许比想象的更高。相比之下,古代的火星可能更适合生存。
雷诺曾经说,无论是现在还是过去,水都不需要永远保持液态以支持微生物的存在,在地球上就发现了北极盐水和充满盐水的冰巢存在微生物。
不过,水是生命的必要但不充分条件,这只是必备条件之一,除此之外,还需要适宜的温度、矿物质、大气等条件,才能支持生命的要求。或许,人类已经迈出了寻找外星伙伴的第一步。
前路漫漫|并非表明今天的火星上的确存在生命
美国宇航局好奇号火星车以及其他探测器开展的观测已经显示,在数十亿年前的火星上曾经存在温暖潮湿的环境,那样的环境足以支持微生物的生存,至少在一部分地区是这样。
而今天的火星满目荒凉,非常寒冷而干燥,这也是为什么科学家们会对于在过去4年间在火星表面发现RSL现象感到如此兴奋的原因:这一现象暗示,即便是在今天的火星环境下,仍然有可能存在着简单的生命形式。
不过,这项最新的研究并非表明今天的火星上的确存在生命,其甚至没有暗示任何的相关可能性。高氯酸盐卤水的性质决定了其能够被生命体利用的可能性很低。
奥哈表示:“如果RSL暗色条带是高氯酸盐饱和的卤水,那么我们所知的地球生命在这样的环境下是不能存活的。”
污染问题|派遣探测器时必须格外小心谨慎
这一发现的一个有趣后果便是,各国的研究机构未来在执行火星探测计划时就需要更加细致地考虑将着陆器或火星车降落到火星表面哪个地点了。当前受到国际公认的一项原则是,各国在向火星表面可能存在液态水的地点派遣探测器时必须格外小心谨慎。
一名英国火星着陆选址专家皮特·格林多特(Peter Grindrod)对英国广播公司(BBC)表示:“行星保护原则认为,我们不应当前往任何地球之外存在液态水的地点,因为我们无法确保我们的探测器得到彻底的消毒,从而确保我们不会对那些地点造成‘污染’。因此如果在未来的着陆器选址中发现着陆器附近存在类似的暗色条带,那么我们就不能在那里降落。而这一原则对于欧洲空间局规划中的‘ExoMars’火星车项目而言就显得极具讽刺意味——因为这辆火星车的设计目的就是去搜寻火星上的生命。”(晨风)
之前发现了啥?|火星表面发现神秘环形石阵
一群地外生命探索爱好者近日宣称,他们观测到火星地表有一个由石头围起的环形圈,非常类似英国威尔特郡的巨石阵。然而,专家指出,这个“火星环形石阵”很可能是自然地质活动的结果,例如永冻土在冰冻和解冻的反复过程中,会不断淘汰小石粒,留下大块圆石堆积形成石阵。
然而,专家早在以前就指出,这种石头圈可能是自然进程的结果,在地球上也可见同样的情况。打个比方,永冻土在冰冻和解冻的反复过程中,会令沉积物流失剩下大块的石头颗粒,然后堆成圆石或者大型岩石,并在低坡上形成环形或多边形岩石阵。
一个名为“通往火星地表的旅程”小组在“脸书”上,将这个环形石阵着重标志出来。在YouTube中上传的一段视频中,一个自称为“谜先生”的地外生命探索爱好者表示,“这些石头像极了地球上古老的巨石阵,这块地区的确有点神秘。会不会是当年建造巨石阵的外星人飞到了火星上,在那里又建造了同样的环形石阵呢?又或者有外星人来到远古地球,教会当时的人们建造巨石阵,同时也教会了那时的火星人建造了同样的环形石阵呢?”
“好奇号”火星探测任务小组成员阿什温-瓦萨瓦达表示:“参与‘好奇’号火星探测任务的科学家有大约500名,他们来自全球各个国家,大家都为这些惊人的发现感到振奋不已。然而到目前为止,我们还未有发现任何明显证据,可以证明这些猜想。在我看来,这些都是幻想性视觉错觉,这种心理现象主要表现为将模糊、随机的图像赋予实际意义。”亚利桑那大学水文系科学家杰弗瑞-卡尔格表示,火星上的环形石阵可能是自然地质活动的结果。卡尔格解释说:“火星上小丘图案的地面显示,这或许与类似地球上永冻土环形石阵,以及其它形式的分类地形有密切关联。按序排列的环形石阵以及永冻土丘,形成于极端的极地环境,这里几乎没有冰川融化。这一现象警示我们,不要轻易对火星上的自然进程作最后论断。”(彬彬)
火星探测历史|迄今已发射43个探测器
和载人航天以及探月任务一样,前苏联是探测火星的先驱。但是事实证明,老毛子搞的东西太粗线条,探测火星这种精细活已经超过了他们的能力,在这份成绩单上可谓惨不忍睹。从1960年起到2011年(算上俄罗斯)总共向火星发射了20个探测器,居然无一成功!其中,还值得一说的是2011年11月9日俄罗斯“天顶号”运载火箭搭载着俄罗斯“福布斯-土壤”探测器发射升空,但没能成功入轨,中国的首个火星探测器“萤火一号”也搭载在其内部也不幸失利。由于是搭着别人的车,所以我们还是把帐算在俄罗斯人头上。
总结一下:人类至今发射43个火星探测器,成功17.5次(欧空局的“火星快车”取得部分成功),失败25.5次。其中美国成功16次,失败4次,另有日本的“希望号”失败,以及前不久成功入轨的印度“曼加里安号”火星探测器。
新浪科技综合新浪、新华社、科通社、“天文茶餐厅”微信号等报道。