太空探索

火星:紅色沙漠裡,藏著水的往事

火星為什麼紅得像生鏽?它的塵土富含氧化鐵。這裡還有巨型火山、漫長峽谷和古河道,是人類尋找遠古水跡、設想未來登陸的熱門目的地。

火星:紅色沙漠裡,藏著水的往事

如果你站在火星上抬頭,白天的天空會帶著奶油橙色,太陽則只有地球上看起來的約三分之二大。火星是距太陽第四近的行星,直徑約6779公里,約為地球的一半;它的一年長達687個地球日,卻有一個與地球很接近的 24.6 小時日夜週期。

為什麼是紅色?一顆"生鏽"的星球

火星土壤和塵埃富含氧化鐵,也就是鐵鏽的主要成分。岩石中的鐵與水和氧氣緩慢反應,給星球鍍上紅褐色外衣;狂風捲起沙塵時,連天空都呈奶油橙色。

火星大氣極為稀薄,氣壓不足地球的百分之一,95%是二氧化碳,留不住熱量:平均溫度只有約零下60攝氏度,極區冬夜可低至零下120攝氏度。

太陽系之最:奧林帕斯山與水手號峽谷

奧林帕斯山是盾狀火山,高出周圍平原約21.9公里,是珠穆朗瑪峰的兩倍多,底部直徑約600公里。火星沒有板塊運動,岩漿熱點固定不動,熔岩在同一位置反覆堆積而成。

海盜號軌道器拍攝的奧林帕斯山俯視拼接圖,中央可見覆雜的火山口,邊緣是環繞全山的巨大懸崖
海盜號軌道器拍攝的奧林帕斯山俯視拼接圖,中央可見覆雜的火山口,邊緣是環繞全山的巨大懸崖

奧林帕斯山東南的水手號峽谷同樣驚人:全長超過4000公里,相當於從哈爾濱到廣州,最深處約7公里。它源於塔爾西斯高原隆起撕裂地殼,又經風與流水侵蝕拓寬。

極冠與水的遺蹟

火星兩極各有一頂極冠,冬季覆蓋乾冰,夏季露出常年不化的水冰。更動人的證據在地表:乾涸的河谷、湖泊沉積層和沖積三角洲遍佈南半球。

傑澤羅撞擊坑的古河流三角洲遺蹟,彩色部分標示出黏土等含水礦物的分佈,這裡是毅力號的著陸點
傑澤羅撞擊坑的古河流三角洲遺蹟,彩色部分標示出黏土等含水礦物的分佈,這裡是毅力號的著陸點

傑澤羅撞擊坑儲存完好的扇形三角洲證明,約35億年前的火星曾溫暖溼潤,河流曾真正流淌。

火星的內部結構

我們對火星內部的瞭解,主要來自洞察號探測器記錄的火星震。火星與地球一樣分層:最外是岩石地殼,平均厚約24至72公里;其下是地幔;最深處是以鐵、鎳和硫為主、半徑約1830公里的巨大核心,至今基本熔融。

基於洞察號火星震資料繪製的火星內部結構示意圖,剖面中可見地殼、地幔和液態金屬核心
基於洞察號火星震資料繪製的火星內部結構示意圖,剖面中可見地殼、地幔和液態金屬核心

火星早期也曾擁有全球性磁場,約40億年前隨著內部冷卻而消失,太陽風自此長驅直入剝離大氣——這是火星變成寒冷荒漠的關鍵轉折。

從海盜號到祝融號:探測簡史

1976年7月20日,美國海盜1號成為首個成功著陸火星的探測器。2012年,好奇號以"空中吊車"方式著陸蓋爾撞擊坑,確認這裡曾是適合微生物生存的淡水湖泊。

祝融號火星車與天問一號著陸平臺在烏托邦平原上的合影,由火星車釋放的分離相機拍攝
祝融號火星車與天問一號著陸平臺在烏托邦平原上的合影,由火星車釋放的分離相機拍攝

2021年2月,毅力號著陸傑澤羅撞擊坑,採集岩石樣本並放飛首架地外直升機"機智號";同年5月15日,中國祝融號火星車隨天問一號著陸烏托邦平原,成為第二個成功運行火星車的國家。

普通人能在火星上生活嗎?

不能直接生活。火星空氣太稀薄,主要是二氧化碳;沒有增壓航天服,人會迅速缺氧並受到低壓傷害。平均約零下 60 攝氏度的低溫、強輻射、沙塵和低重力,也會給長期生活帶來困難。

可行的火星住處更像密閉實驗站:迴圈空氣和水,利用厚牆、火星土或地下空間擋輻射。種植物也不能直接把種子撒進火星土,而要控制水、養分、溫度和可能有害的高氯酸鹽。

人類什麼時候能去?

把人類送上火星是本世紀最雄心勃勃的航天目標之一。多個機構和企業正在研究載人方案,但目前沒有一個已確定執行的具體登火日期。航程輻射、長期微重力、重型著陸與安全返程都還需要驗證。第一次腳印何時出現,取決於這些工程問題,而不只是一張時間表。

參考資料