论文部分内容阅读
炎炎夏日,一则发自深夜的短讯更是将天文爱好者们的热情彻底引爆:7月25日夜,歐洲航天局对外宣布了他们关于火星的新发现——老当益壮的“火星快车号”探测器,在这颗红色星球的南极冰冠下1.5公里处,探测到了一个直径20公里的地下湖泊!
对于咱们科幻爱好者来说,探索宇宙中其他生命的存在,一直是极富魅力的话题。对地球上生命的研究告诉我们,生命所需的最核心元素恐怕就是液态水了,但在广袤的宇宙中,拥有液态水的环境是非常罕见的:有的行星距离恒星太近,导致温度过高,水分无法留存;有的则距离恒星太远,即便有水存在,也早已冰封成刺骨的凝固天地。从这个角度来说,恒星与行星的距离是否合适,似乎是形成生命的一个先天条件,这就是我们常说的“宜居带”的概念。对于太阳系来说,除了我们的地球,火星似乎也处在宜居带中,所以,关于火星上是否存在生命的研究,在火星探索中一直占有极其重要的地位。
早在人类火星探测的初期,水的存在痕迹就已经如此明显了——在火星的地表上,有类似于水流冲刷形成的痕迹,而在20世纪70年代的探测中,人们更是直接发现了高氯酸盐类,这正是一种典型的水合物。
实际上,层出不穷的证据表明,30亿年前的火星,也曾有过一个温暖湿热的时期,那时的火星上不仅不缺乏液态水,甚至还有过汪洋大海,这片已经消失的海洋的深度和面积都不亚于今天的北冰洋。但命运跟我们的这颗红色邻居开了一个玩笑,尽管它的确处在宜居带中,尽管它曾经拥有过适合生命诞生的环境,但它的体积太小了,当它金属的内核逐渐冷却,保护行星的磁场便渐渐消失了,失去了磁场的庇护,暴虐的太阳风开始不断地剥去它的大气层,被誉为生命之源的液态水,最终在漫长的岁月中不断逃逸流失殆尽。
不过,直到今天,依然有一定量的水残留在火星上:覆盖火星南北极的厚重冰冠,正是由水形成的冰和二氧化碳形成的干冰共同组成的,而在火星其他地区的土壤中,也有大量的水冰存在。只是火星上液态水的痕迹却的确难觅其踪,这倒不是因为火星温度低的缘故——在火星的赤道附近,日间气温也能达到35℃左右,但影响液态水的存在的因素,除了温度之外,还有气压,火星上的气压极低,如果温度超过0℃,许多冰会直接升华为水蒸气,而不是融化为液态水。在这次的发现之前,人们只是间接地发现了一些液态水存在的蛛丝马迹:2005年,NASA发现火星的部分地表出现了一些暗色的条带,这些条带似乎会随着季节的变化而增长或缩小,人们不禁怀疑,这是否是火星土壤中的冰融化成的水在流淌的痕迹呢?有的学者认为这是一个合理的解释,尽管这些地区的温度,还在零下70多摄氏度,但如果这些水中含有大量的高氯酸盐,那么它们的冰点就会大大降低,如此低温之下的部分融化也是可能的。
但对于火星上液态水的研究焦点,始终被放在了南北极的冰冠区域。早在1987年,就有学者指出南北极冰冠的下方有可能会形成液态水。这一观点绝非异想天开,对我们地球上南极冰冠的研究发现,南极冰层下方有140多个大大小小的液态湖,其中最大的沃斯托克湖(Lake Vostok)和北美洲的安大略湖差不多。这些冰下湖形成的原因,很有可能是因为冰层太厚导致内部压力太大所形成的水的融化,学者们相信,火星南北极冰冠下也可能会出现这样的液态湖。
2015年,“火星快车号”在轨探测器就在火星南极的冰盖下察觉出了液态水存在的可能:在1.5公里的冰层下方,出现了一个导电性极为特殊的区域,而经过三年的持续研究,欧空局最终排除了其他可能性,人们可以确定地宣布,在火星南极冰盖之下,的确有液态水形成的湖泊!
我们可以猜测,这个湖泊形成的原因,和地球上南极的冰下湖是类似的,而“火星快车号”的雷达信号进一步显示,这里的湖水温度极低,之所以还没有结冰,恐怕正是因为前面我们说过高氯酸盐的缘故,也就是说,这其实是一汪被厚重冰层覆盖住的寒冷盐水。
那么,这么恶劣的环境中,是否有可能会存在生命的迹象呢?
其实我们没办法直接给出否定的答案,因为在今天的地球上,同样有许多不适宜生命存在的地方,最后都发现了生命顽强的身影。
我们平常所理解的生态链循环,总是离不开太阳的参与,在陆地上,植物进行光合作用产生能量和营养,这就是整条食物链的基础——初级生产者,一些动物消耗植物为生,其他的动物则以这些食草动物为食,这样,一个拥有生产者、消费者的生态循环就形成了。在海洋中,这样的模式依然适用,浮游植物成了进行光合作用的生产者,其他的浮游动物、小型鱼类,乃至大型掠食性鱼类和海洋哺乳生物,都要生活在建立于浮游植物基础上的海洋生态链中。
被1.5公里厚重冰层所覆盖的火星地下湖,由于缺少了阳光这个关键的因素,似乎不能支撑起生命的生存。但这一逻辑在我们的地球上就已经被推翻了,在20世纪70年代之前,人们还普遍认为大洋的深处就是生命的禁区,因为阳光能够穿透海水的深度,最多不超过一千米,在被黑暗笼罩的几千米深处海底,当然无法进行光合作用,缺少了依靠光合作用产生营养的生产者,生态链自然无从建立。
对于咱们科幻爱好者来说,探索宇宙中其他生命的存在,一直是极富魅力的话题。对地球上生命的研究告诉我们,生命所需的最核心元素恐怕就是液态水了,但在广袤的宇宙中,拥有液态水的环境是非常罕见的:有的行星距离恒星太近,导致温度过高,水分无法留存;有的则距离恒星太远,即便有水存在,也早已冰封成刺骨的凝固天地。从这个角度来说,恒星与行星的距离是否合适,似乎是形成生命的一个先天条件,这就是我们常说的“宜居带”的概念。对于太阳系来说,除了我们的地球,火星似乎也处在宜居带中,所以,关于火星上是否存在生命的研究,在火星探索中一直占有极其重要的地位。
早在人类火星探测的初期,水的存在痕迹就已经如此明显了——在火星的地表上,有类似于水流冲刷形成的痕迹,而在20世纪70年代的探测中,人们更是直接发现了高氯酸盐类,这正是一种典型的水合物。
实际上,层出不穷的证据表明,30亿年前的火星,也曾有过一个温暖湿热的时期,那时的火星上不仅不缺乏液态水,甚至还有过汪洋大海,这片已经消失的海洋的深度和面积都不亚于今天的北冰洋。但命运跟我们的这颗红色邻居开了一个玩笑,尽管它的确处在宜居带中,尽管它曾经拥有过适合生命诞生的环境,但它的体积太小了,当它金属的内核逐渐冷却,保护行星的磁场便渐渐消失了,失去了磁场的庇护,暴虐的太阳风开始不断地剥去它的大气层,被誉为生命之源的液态水,最终在漫长的岁月中不断逃逸流失殆尽。
不过,直到今天,依然有一定量的水残留在火星上:覆盖火星南北极的厚重冰冠,正是由水形成的冰和二氧化碳形成的干冰共同组成的,而在火星其他地区的土壤中,也有大量的水冰存在。只是火星上液态水的痕迹却的确难觅其踪,这倒不是因为火星温度低的缘故——在火星的赤道附近,日间气温也能达到35℃左右,但影响液态水的存在的因素,除了温度之外,还有气压,火星上的气压极低,如果温度超过0℃,许多冰会直接升华为水蒸气,而不是融化为液态水。在这次的发现之前,人们只是间接地发现了一些液态水存在的蛛丝马迹:2005年,NASA发现火星的部分地表出现了一些暗色的条带,这些条带似乎会随着季节的变化而增长或缩小,人们不禁怀疑,这是否是火星土壤中的冰融化成的水在流淌的痕迹呢?有的学者认为这是一个合理的解释,尽管这些地区的温度,还在零下70多摄氏度,但如果这些水中含有大量的高氯酸盐,那么它们的冰点就会大大降低,如此低温之下的部分融化也是可能的。
但对于火星上液态水的研究焦点,始终被放在了南北极的冰冠区域。早在1987年,就有学者指出南北极冰冠的下方有可能会形成液态水。这一观点绝非异想天开,对我们地球上南极冰冠的研究发现,南极冰层下方有140多个大大小小的液态湖,其中最大的沃斯托克湖(Lake Vostok)和北美洲的安大略湖差不多。这些冰下湖形成的原因,很有可能是因为冰层太厚导致内部压力太大所形成的水的融化,学者们相信,火星南北极冰冠下也可能会出现这样的液态湖。
2015年,“火星快车号”在轨探测器就在火星南极的冰盖下察觉出了液态水存在的可能:在1.5公里的冰层下方,出现了一个导电性极为特殊的区域,而经过三年的持续研究,欧空局最终排除了其他可能性,人们可以确定地宣布,在火星南极冰盖之下,的确有液态水形成的湖泊!
我们可以猜测,这个湖泊形成的原因,和地球上南极的冰下湖是类似的,而“火星快车号”的雷达信号进一步显示,这里的湖水温度极低,之所以还没有结冰,恐怕正是因为前面我们说过高氯酸盐的缘故,也就是说,这其实是一汪被厚重冰层覆盖住的寒冷盐水。
那么,这么恶劣的环境中,是否有可能会存在生命的迹象呢?
其实我们没办法直接给出否定的答案,因为在今天的地球上,同样有许多不适宜生命存在的地方,最后都发现了生命顽强的身影。
我们平常所理解的生态链循环,总是离不开太阳的参与,在陆地上,植物进行光合作用产生能量和营养,这就是整条食物链的基础——初级生产者,一些动物消耗植物为生,其他的动物则以这些食草动物为食,这样,一个拥有生产者、消费者的生态循环就形成了。在海洋中,这样的模式依然适用,浮游植物成了进行光合作用的生产者,其他的浮游动物、小型鱼类,乃至大型掠食性鱼类和海洋哺乳生物,都要生活在建立于浮游植物基础上的海洋生态链中。
被1.5公里厚重冰层所覆盖的火星地下湖,由于缺少了阳光这个关键的因素,似乎不能支撑起生命的生存。但这一逻辑在我们的地球上就已经被推翻了,在20世纪70年代之前,人们还普遍认为大洋的深处就是生命的禁区,因为阳光能够穿透海水的深度,最多不超过一千米,在被黑暗笼罩的几千米深处海底,当然无法进行光合作用,缺少了依靠光合作用产生营养的生产者,生态链自然无从建立。