作者 | 蒋云 中国科学院紫金山天文台副研究员

2021年5月15日7时18分,天问一号探测器搭载的祝融号火星车乐成着陆于火星乌托邦平原南部预选着陆区,实现我国首次地外行星着陆,使我国成为继美国之后第二个乐成着陆火星的国家(苏联于1971年发射的火星3号探测器在火星外面着陆后,仅事情了约莫20秒就与地球永远失去了联系)。

同期发射的美国毅力号就下降在不远处,离我们的祝融号火星车只有1000多公里。作为美国好奇号火星车的继任者,毅力号火星车携带着更先进的黑科技和顶级的科研装备,继续探索火星上的有机物和疑似生命痕迹。

天问一号着陆位置示意图 图源:改自参考资料[1]

火星,中国古代称之为“荧惑”,取“荧荧火光,离离乱惑”之意,自古以来就牵动着人们的好奇心。火星上是否存在或曾经泛起过生命?这是一个全人类的发问。美国对火星探测了几十年,取得了丰硕的功效和长足的提高。乌托邦平原可能存在过古海洋,是探测火星潜在生命存在证据的绝佳地。现在,毅力号和祝融号肩负使命,正在起劲探寻这个问题的谜底。而谁人隐秘也许就藏在某个地方,我们正无限靠近这个宝藏。

犹如一场竞赛,若是我们能第一个揭开这个魂牵梦萦的旷世之谜,证实地球并非宇宙中唯一存在生命体的星球,这将是人类有史以来影响最为深远的科学发现。

关于地外生命问题的由来

直到20世纪初,天文学家才确定了银河系之外其他星系的存在。现在,可见星系的数目预计在一万亿之上。在宇宙中,我们的银河系不外是九牛一毫,而太阳也只是银河系里几千亿颗恒星中通俗的一颗。现在为止,人类作为宇宙中唯一的高等智慧生命,无疑是伶仃的,人类盼望追求来自其他星球的联系,携手探索众多的宇宙。

太阳系在宇宙中的位置 图源:改自参考资料[1]

火星上为什么有可能发现生命存在的线索?

“宜居带”(Habitable Zone)是指在一颗恒星周围的一定距离局限内,水可以以液态形式存在,由于液态水被科学家们以为是生命生计所不能缺少的因素,因此若是一颗行星正好落在这一局限内,那么它就被以为有更大的时机拥有生命或至少拥有生命可以生计的环境。据估测,太阳系宜居带的局限在距离太阳0.87~1.67个天文单元之间,位于这一区域内的行星可能在地表存有液态水。火星到太阳的平均距离为1.52个天文单元,十分靠近这个宜居带的上限,因此火星在太阳系中的位置是可以允许生命存在的。

太阳系的宜居带示意图 图源:改自参考资料[1]

统一地质历史时期,火星和地球划分发生了什么?

火星被以为是地球的姊妹行星,在太阳系形成历程中,她们是名副实在的“一母同胞”。火星和地球均形成于45亿年前,两者最初都具备孕育生命的相宜条件,约莫38亿年前,火星有密度较高的大气层、通过内核自转发生的磁场、更温暖的天气和由液态水形成的大片海洋,因此这颗行星上很可能曾经存在某种形式的生命。然则随着环境的转变,泛起了两种差其余进化历程 :火星失去了它的地质动力,也失去了绝大部门的水和大气,现在外面是一片贫瘠的红色荒原,像个濒死的老妇;而地球依然郁郁葱葱,生气勃勃,像个妙龄少女,相同的“出生”,截然差其余“运气”,可嗟可叹!

火星和地球的地质历史时期对照 图源:改自参考资料[1]

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火星为什么失去了大气层和水?

科学家们现在已经确信,火星曾经像地球一样异常温暖湿润,有着很厚的大气层。那么事实是什么缘故原由,火星酿成了我们今天所熟悉的极为干燥、严寒的星球?

2013年11月,美国NASA发射了“火星大气与挥发物演化义务”(MAVEN)探测器,它的使命是观察火星大气失踪之谜,并寻找火星上早期拥有的水及大气消逝的缘故原由。MAVEN火星探测效果显示,关于火星大气层稀薄有两大缘故原由:

火星磁场微弱:地球具有内禀磁场,太阳风与地球磁层相互作用形成磁层顶,可阻止太阳风和宇宙辐射射线的进入,防止地球大气的逃逸,充当了地球的“珍爱伞”。但火星的磁场很弱,约为地球磁场强度的万分之一,太阳风可以直接抵达火星,“袭击”火星的大气层, “卷走”火星大气。

火星引力太小:引力巨细影响分子的逃逸速率,火星质量小,其逃逸速率只有约5 km/s,无法有用约束住大气。同时太阳风的带电粒子撞击大气层中的分子,让分子具有更高的速率,使大量气体逃逸出火星大气层。

因此,缺少全球性偶极磁场珍爱的火星,在强烈的太阳风和辐射下,它的大气逐渐被剥夺。同理,若是地球内部变冷,磁场变弱,可能也会重蹈火星覆辙。

火星探路者号在着陆点拍摄的火星情景 图源:NASA

纵观人类60年来的火星探测史,不管是20世纪90年月以前的海盗号,照样10年前全副武装的好奇号,都没有给出火星生命的明确结论,反而留下诸多谜团。从火星探测效果到火星陨石研究,人类一次又一次地发现希望,然后一次又一次地用科学去质疑。关于火星生命,我们需要坚不能摧的证据,我们需要十分的郑重和足够的耐心,由于这关乎我们对于生命起源的追问。

我国的天问一号将行使矿物光谱仪和次表层雷达,探索火星外面的土壤和地质环境、火星地下水冰和浅表层结构,这将辅助我们进一步领会火星是否存在过相宜生命的环境,是否具备让人类耐久探测,甚至确立火星基地的条件,抑或将火星刷新成人类的第二个栖息地。

我们为什么那么钟情火星?由于火星的运气对于人类的未来有着主要的启示。同时我们也应该明了,珍爱地球是亘古稳固的主题。

参考资料:

[1] Mars,National Geographic, 2018.

[2] 宇宙全书:国家地理新视觉指南,江苏凤凰科学手艺出书社,2020年。

作者简介:

蒋 云:中国科学院紫金山天文台天体化学和行星科学实验室副研究员。研究偏向:火星、月球及小行星陨石的岩石矿物学、同位素地球化学及年月学。

轮值主编:赵海斌

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chia币(www.chia8.vip):万万不要这样体贴孩子。
你是第一个吃螃蟹的人
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