火星探测器好奇号揭火星曾有湖泊新证据

李灏 2014-12-12

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美国“好奇号”火星探测器最新采集到的数据揭示了火星盖尔陨坑中心夏普山(Mount Sharp)极有可能是数百万年前大型河床的沉积物累积、风化形成的，而这对证明火星上曾存在湖泊的假设给出了有力支持。

据美国宇航局喷气推进实验室(JPL)官方网站12月10日报道，美国宇航局的好奇号火星车所做的考察显示火星盖尔陨坑内的夏普山是由一个大型湖泊环境中层层沉积层叠加而成，中间可能经过了长达数千万年的时间。好奇号火星车在盖尔陨坑取得的这项考察结果显示，早期火星气候可以在其地表多处地点维持大型湖泊的长期存在。

12月8日，“好奇号”火星探测器项目组研究人员迈克尔·迈耶在新闻发布会上指出，“好奇号”探测器在夏普山采集到的信息表明，火星曾在较长的时间里存在过比较温暖的气候，平均温度高于零摄氏度，这给湖泊等水循环系统的出现提供了环境。在这段时间内，盖尔陨石坑可能多次变成湖泊又多次蒸发干涸，湖泊中的沉淀物经历不断的风化，层层交替累积形成了夏普山。

项目组另一成员阿什温·瓦萨瓦达表示：“如果我们关于夏普山成因的理论得到证实，那么它将挑战此前人们所持有的，即认为火星早期那种温暖潮湿气候仅是短暂，局地或存在于地下环境的观点。”他说：“对此一项更加极端的解释是认为当时火星所拥有的更加浓密的大气层可能曾经让其地表环境温度在全球范围内均达到了冰点以上，但目前我们还不清楚其大气层具体是如何做到这一点的。”

那么为何研究人员会对这座位于一个陨坑内遍布沉积岩的山如此感兴趣？夏普山高大约3英里(5000米)，其山麓地区出露有数百层的沉积岩露头。这些岩层显示不同的环境相相互交错叠加——湖泊相，河流相以及风成沉积相，它们都见证了一个远比此前所知任何案例中都更大，持续存在时间更长的湖泊水位的反复涨落和蒸发轮回。

加州理工学院的好奇号项目科学家约翰·格洛岑科表示：“我们正在解决夏普山成因的问题上取得进展。在今天是一座高山的位置上，当时曾经是一系列的湖泊。”

目前，好奇号正在对夏普山最底部的一些沉积岩层进行考察，这一区域岩层高度大约500英尺(约合150米)，被研究组命名为“莫里岩层”(Murray formation)。当年的河流将泥沙带入这里的湖泊，并在河流注入湖泊的位置上发生沉积并形成三角洲，这与地球上河流注入湖泊或海洋的位置上的三角洲是一样的情况。这一过程被不断重复。

格洛岑科表示：“这里的湖泊反复干涸然后再出现，这一情况的好处是每一次湖泊的再次出现都是一项实验，它在告诉你当时的环境变化状况。”他说：“随着好奇号逐渐向上攀登夏普山，我们将看到一系列的这种实验，并逐渐从中找出一种模式，来观察当时的火星大气，水和这些沉积物之间是如何发生相互作用的。我们或许将能看到在长期尺度上这里湖泊水的化学成分发生了何种变化。这便是基于这几年的考察数据，我们得到的一项理论假设，在未来几年里它将构成我们开展理论验证工作的基本框架。”

当这个陨坑被至少数百米厚的沉积物充填，并且这些沉积物逐渐固化成岩之后，随着时间的推移，风的侵蚀作用导致这些沉积岩最终成为高出周遭的高山，陨坑边缘到山麓地带的沉积岩物质都已经在长期的风蚀作用中消失了。

美国加州理工学院教授帕萨迪指出，“‘好奇号’继续在夏普山150米处低岩层进行采集研究，目前所取得的数据都在支持这一假设——夏普山是由湖泊沉积物沉淀风化形成的。希望明年‘好奇号’能获得更多的数据来最终证实这一假设。”

美国宇航局华盛顿总部的火星探测项目首席科学家麦克·迈耶表示：“通过破解夏普山的成因，我们了解到很多有关火星环境演化方面的信息，这些信息将有助于我们规划未来旨在搜寻火星生命的探测任务。”

据报道，好奇号火星车前往火星，其主要任务是评估火星在古代可能曾经具有的宜居环境，并考察在过去数百万年期间火星环境所经历的重大改变。它构成了美国宇航局整体火星考察战略的一部分，从而为2030年代最终由人类宇航员登陆火星做好准备。

“好奇”号于2012年在火星的盖尔陨坑降落后，在距离降落点约450米，发现一个5米深，被称作“黄刀湾”的沟槽中存在热异常现象。此次“好奇号”发现证据的地点已不再有水，地面人员遥控“好奇”号对沟底的沉积岩进行钻探分析，结果发现，当地具备适合以往湖泊蓄养微生物的条件，36亿年前那里是一个水波荡漾的湖泊，它曾存在至少数万年时间。

这项发现除在《科学》杂志刊登外，也在加州洛杉机美国地球物理学会）的会议上发表。研究人员指出，这个湖底区域的PH值呈中性，盐度很低，应曾是淡水湖。此外还发现了碳、氢、氧、硫、氮和磷等关键的生命元素，这意味着该湖泊能支持原核微生物生存，比如能分解岩石成分和矿物以获取能量的无机自养型微生物。在地球上的某些洞穴和热泉喷口处，常会找到这类微生物。研究人员指出，人们之前就在火星发现曾有水存在的迹象，但古代淡水湖遗迹的发现是表明火星曾经宜居的最有力证据。