太空探索

火星:红色沙漠里,藏着水的往事

火星为什么红得像生锈?它的尘土富含氧化铁。这里还有巨型火山、漫长峡谷和古河道,是人类寻找远古水迹、设想未来登陆的热门目的地。

火星:红色沙漠里,藏着水的往事

如果你站在火星上抬头,白天的天空会带着奶油橙色,太阳则只有地球上看起来的约三分之二大。火星是距太阳第四近的行星,直径约6779公里,约为地球的一半;它的一年长达687个地球日,却有一个与地球很接近的 24.6 小时日夜周期。

为什么是红色?一颗"生锈"的星球

火星土壤和尘埃富含氧化铁,也就是铁锈的主要成分。岩石中的铁与水和氧气缓慢反应,给星球镀上红褐色外衣;狂风卷起沙尘时,连天空都呈奶油橙色。

火星大气极为稀薄,气压不足地球的百分之一,95%是二氧化碳,留不住热量:平均温度只有约零下60摄氏度,极区冬夜可低至零下120摄氏度。

太阳系之最:奥林帕斯山与水手号峡谷

奥林帕斯山是盾状火山,高出周围平原约21.9公里,是珠穆朗玛峰的两倍多,底部直径约600公里。火星没有板块运动,岩浆热点固定不动,熔岩在同一位置反复堆积而成。

海盗号轨道器拍摄的奥林帕斯山俯视拼接图,中央可见复杂的火山口,边缘是环绕全山的巨大悬崖
海盗号轨道器拍摄的奥林帕斯山俯视拼接图,中央可见复杂的火山口,边缘是环绕全山的巨大悬崖

奥林帕斯山东南的水手号峡谷同样惊人:全长超过4000公里,相当于从哈尔滨到广州,最深处约7公里。它源于塔尔西斯高原隆起撕裂地壳,又经风与流水侵蚀拓宽。

极冠与水的遗迹

火星两极各有一顶极冠,冬季覆盖干冰,夏季露出常年不化的水冰。更动人的证据在地表:干涸的河谷、湖泊沉积层和冲积三角洲遍布南半球。

杰泽罗撞击坑的古河流三角洲遗迹,彩色部分标示出黏土等含水矿物的分布,这里是毅力号的着陆点
杰泽罗撞击坑的古河流三角洲遗迹,彩色部分标示出黏土等含水矿物的分布,这里是毅力号的着陆点

杰泽罗撞击坑保存完好的扇形三角洲证明,约35亿年前的火星曾温暖湿润,河流曾真正流淌。

火星的内部结构

我们对火星内部的了解,主要来自洞察号探测器记录的火星震。火星与地球一样分层:最外是岩石地壳,平均厚约24至72公里;其下是地幔;最深处是以铁、镍和硫为主、半径约1830公里的巨大核心,至今基本熔融。

基于洞察号火星震数据绘制的火星内部结构示意图,剖面中可见地壳、地幔和液态金属核心
基于洞察号火星震数据绘制的火星内部结构示意图,剖面中可见地壳、地幔和液态金属核心

火星早期也曾拥有全球性磁场,约40亿年前随着内部冷却而消失,太阳风自此长驱直入剥离大气——这是火星变成寒冷荒漠的关键转折。

从海盗号到祝融号:探测简史

1976年7月20日,美国海盗1号成为首个成功着陆火星的探测器。2012年,好奇号以"空中吊车"方式着陆盖尔撞击坑,确认这里曾是适合微生物生存的淡水湖泊。

祝融号火星车与天问一号着陆平台在乌托邦平原上的合影,由火星车释放的分离相机拍摄
祝融号火星车与天问一号着陆平台在乌托邦平原上的合影,由火星车释放的分离相机拍摄

2021年2月,毅力号着陆杰泽罗撞击坑,采集岩石样本并放飞首架地外直升机"机智号";同年5月15日,中国祝融号火星车随天问一号着陆乌托邦平原,成为第二个成功运行火星车的国家。

普通人能在火星上生活吗?

不能直接生活。火星空气太稀薄,主要是二氧化碳;没有增压航天服,人会迅速缺氧并受到低压伤害。平均约零下 60 摄氏度的低温、强辐射、沙尘和低重力,也会给长期生活带来困难。

可行的火星住处更像密闭实验站:循环空气和水,利用厚墙、火星土或地下空间挡辐射。种植物也不能直接把种子撒进火星土,而要控制水、养分、温度和可能有害的高氯酸盐。

人类什么时候能去?

把人类送上火星是本世纪最雄心勃勃的航天目标之一。多个机构和企业正在研究载人方案,但目前没有一个已确定执行的具体登火日期。航程辐射、长期微重力、重型着陆与安全返程都还需要验证。第一次脚印何时出现,取决于这些工程问题,而不只是一张时间表。

参考资料