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火星气候

火星气候,来自美国加利福尼亚大学的研究人员表示,火星气候的改变是由火星绕日公转时的倾角变化所引发的。简单地说,当火星沿绕日轨道运行时,其朝向太阳部位会发生些许的改变。而这一过程在地球绕日运行的历史上也曾多次发生过,并诱发了全球性的气候剧变。

火星气候,来自美国加利福尼亚大学的研究人员表示,火星气候的改变是由火星绕日公转时的倾角变化所引发的。简单地说,当火星沿绕日轨道运行时,其超向太阳部位会发生些许的改变。而这一过程在地球绕日运行的历史上也曾多次发生过,并诱发了全球性的气候剧变。 据国外媒体报道,科学家们日前又发现了一个地球与火星所具有的相似之处。在“火星勘测轨道飞行器”传回的最新照片上,研究人员清楚地看到了火星气候发生变化时所留下的痕迹。令他们感到吃惊的是,在地球上也存在着类似的现象。

此沉积层截面还反映了与众不同的沙层和满是尘埃的冰层。这种层次交错的地形特征出现在此沙层之中,表明其每一层来源于一个沙丘,而此沙丘随后被冰覆盖了。不过,此图片上的颜色不同于正常人类视力所看到的自然色彩,而是一种强化色彩,以更好区分火星表面上的冰霜、尘埃和岩石。

由火星勘测轨道飞行器的高清晰度科学实验成像照相机(HiRISE)于4月26日至7月21日所拍摄的这1005张火星图片是由相关的科学家最新公布的。此相机从上拍下了火星表面最清晰的图片。HiRISE相机的发言人表示,全球科学家都在使用这些图片来了解火星先前不曾解开的许多现象。科学家还发现之前没有看到的一些火星新特征。

这些数据组成了火星任务的一部分材料,此任务就是行星数据系统。火星勘测轨道飞行器被用于识别矿物和个别岩层,这些信息正是选择未来火星着陆点的重要依据。HiRISE的首席调查员阿尔佛雷德麦伊温正在为美国宇航局的火星科学实验室(MSL)着陆车选择最佳着陆场所。按计划,火星科学实验室(MSL)将在2009年发射到火星去。他表示,来自欧美轨道飞行器的最新证据表明富含铁、镁和铝的粘土在古老的火星岩床中广为存在。“这是一项惊人的发现。目前对这些粘土材料的沉积和变化过程及其实际环境还不清楚,但这些地方将很快成为我们未来漫游车和样品返回任务探测的目标地。”

科学家希望研究火星以揭示更多有关地球如何形成的信息。他们相信我们太阳系的生命是在大约39亿年前的后期重轰炸期(Late Heavy Bombardment)期间或之前形成的。当时有一些较大的陨坑形成于月球和周围的行星上。麦伊温说:“我们知道火星经历了重大的轰击,且当时它富含水冰。火星上所保存的那个时候的岩石记录远远胜过地球所保存的记录。”

HiRISE图片显示火星部分地方变硬了,古老地壳裸露在火星的表面,形成了“巨形角砾岩”,是一种由重大事件形成的较大的混乱的岩石碎片堆,大部分是由古老火星的重大撞击产生的。火星科学实验室(MSL)的三处候选地将是它要去探测的火星沉积层。

火星气候恶劣但可能曾有生命

火星上漫游的两辆火星车“勇气”号和“机遇”号已发现更多证据,表明火星上尽管曾有过湿润的历史环境,但也曾有过酷热、狂暴的时期,气候干燥缺水,经常有火山爆发和天体撞击。科学家在美国地质学联合会年会上说,这些证据表明火星环境曾有过适合生命存在的历史时刻,但大部分时间却不适合生命发展。

迄今,“勇气”号火星车已登陆火星708个地球日,超过一个火星年(火星上一年相当于687个地球日),它在火星上行驶了5.5公里;而在火星另一半球的“机遇”号也将在本月11日迎来登陆后的新一个火星年,它行驶了6.4公里。两辆火星车共向地球传回了13万张火星照片。

项目科学家报告说,“勇气”号正在探索古谢夫环形山区域的“赫斯本德山”,不久前“勇气”号曾攀登上该山顶峰,目前正在下山坡。在这段约1公里的行程中,“勇气”号探索了附近的沙漠、砾石和基岩构造。火星车探测项目首席科学家、康奈尔大学教授斯奎尔斯介绍说,“勇气”号共检查了6种岩石。从这些岩石构成可推测,历史上“赫斯本德山”附近区域气候非常炎热而狂暴,经常有火山喷发和天体撞击,而水可能只一度存在于热泉中,或以极微量存在于岩层中。

而在火星梅里迪亚尼平面附近巡游的"机遇"号也得到了更多证据。项目科学家说,“机遇”号先后探索了两个环形山“耐心”和“维多利亚”,以及它们中间地面的基岩构造。科学家发现,这些基岩的构造类似“夹心饼干”,即一层是沉积岩层,一层是由沙堆石化的岩层,反复叠加。这表明,30亿至40亿年来,梅里迪亚尼平面附近的气候反复发生干旱和湿润的循环,且最上层的岩层是砂岩,说明最近一次气候变化是一个干旱周期。此外,水流影响下形成的铁氧化物颗粒尽管在所有岩层中都存在,但在较年轻的岩层中含量却较稀少,表明最近一个湿润周期更短或这些铁氧化物颗粒形成于其他原因。斯奎尔斯说,两辆火星车搜集的证据表明,火星历史环境可能是大多数生命形式的“禁区”,特别是在其炎热干旱的周期里。这次会议上其他科学家发表的成果也支持了这一假设。

柏林自由大学的诺伊库姆认为,火星上可能直到30亿年前还有大量水体存在,气候适宜,但26亿年前一次大规模火山喷发,使火星骤然变热,冰川融化,水分蒸发,自此之后火星进入了漫长的干旱炎热期,期间湿润期越来越短,这使火星丧失了大部分大气和水分。

与此同时,科学家在格陵兰岛地下冰芯中发现了产甲烷古菌生存的证据。这种能在极端严酷条件下生存的微生物有可能在火星上生存。产甲烷古菌是一种极其古老的微生物,比细菌还要原始。它们能在无氧、无阳光的条件下生存,借助化学反应的能量或地热等新陈代谢,甲烷是其代谢产物。普莱斯等人分析从格陵兰岛地下3千多米深处采集的冰芯样本底部,发现其中甲烷浓度异常,而周围大致同一深度却只有少量产甲烷古菌生存。研究人员认为,冰芯中的高浓度甲烷,应该就是漫长年代中积累的产甲烷古菌的代谢产物。

他们分析这些产甲烷古菌的代谢速率后发现,古菌已在地下生存了10万年之久,在地下3千多米的严酷环境下,产甲烷古菌的代谢极其缓慢,10万年中它们新陈代谢产生的能量,只够用来修补环境给自身基因带来的损伤,谈不上繁殖发展。与此同时它们产生的甲烷却逐渐积累起来。研究人员认为,产甲烷古菌很可能存在于火星上,并且是火星大气中甲烷的来源。火星大气的甲烷浓度大约为亿分之一,但在火星的环境中甲烷不可能稳定存在,因为阳光很容易使甲烷与氢氧基结合形成水和二氧化碳,而目前又没有证据表明火星上有持续产甲烷的化学过程,因此甲烷很可能是生物过程产生的。

普莱斯等人根据火星大气甲烷的流失速度和冰芯附近产甲烷古菌的代谢速率计算出,如果产甲烷古菌是火星大气中甲烷的来源,假设它们在零摄氏度环境下10米厚的地层中平均分布,那么古菌的分布浓度只要达到每毫升容积1个古菌,就能稳定地维持火星大气中的甲烷浓度。为了验证这一设想,他们目前正在制造一台荧光探测仪,用来探测产甲烷古菌新陈代谢时产生的微弱荧光,这台仪器能探测出每毫升土壤或地层中存在的1个古菌,将来还可以安装在新的火星车上寻找火星生命。

近代火星气候比之前认为的更暖和

据美国太空网报道,依据科学家最新一项关于火星表面某些地形的调查研究显示,近代火星的气候要比之前科学家所认为的更加暖和。这项发现暗示着可能存在着火星生命。

英国公开大学马修-巴姆(Matthew Balme)研究了美国宇航局火星勘测轨道飞行器(MRO)高分辨率成像科学实验仪器(HiRISE)所拍摄的火星赤道地形图像,足够的证据显示,在数十亿年前火星表面曾覆盖着液态水,虽然近年来的几项研究显示近代火星表面存在着液态水流动,但是近代火星表面存在流动的液态水的确凿证据仍无法确认,成为了科学家颇为关注的焦点。

例如:沟渠地形暗示着在125万年前火星表面仍有液态水流动,另一项最新研究发现在10亿年前火星表面可能存在着河流。巴姆的分析显示,赤道的某些地形是在近代200万年前“结冰-融化”周期中含冰土壤融化形成的。HiRISE所拍摄的图像呈现出赤道附近存在着半球多边形块状土壤、多分枝沟渠地形、斑驳的土壤碎片和圆锥状土堆结构,这样的地形非常类似于地球极地上永久冻土融化后的状况。永久冻土已冷冻多年,甚至数千年,多数存在于北极地区,如果气候发生变化,永久冻土将最终融化

巴姆说:“之前科学家认为赤道附近这样的地形可能是由于火山活动导致的,目前HiRISE拍摄的令人惊异的图像显示该地形是由于冰层膨胀收缩形成的,以及富含冰的地面土壤融化作用。这暗示着之前火星的气候与现今存在着很大的差异。”

所观测的这些火星地形是一个向外流出的水渠,在200万-800万年前,这样流动状态的液体水仍存在于火星表面。巴姆说:“观测证实不仅在几百万年前火星赤道存在着冰,而且从地形的特征来看,这些冰水物质形成了液态水,然而再进行冷冻,经历了许多周期。”

据悉,巴姆的这项研究得到了英国科学技术设施研究理事会的津贴资助,该项研究将发表在近期出版的《地球和行星科学快报》上。火星近代水活动性将有助于寻找火星曾经或当前存在的生命体,或许火星最早期的生命体要早于地球生命体。

巴姆说:“液态水对于生命体存在是必不可少的条件,诸如目前观测的火星赤道地形将有助于寻找火星过去存在生命的证据。”

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