几十年来,人们对火星的普遍看法几乎是黑白分明的简单——或者更确切地说是红色和蓝色:一边是今天贫瘠、冻干和锈红色的行星。另一边是亿万年前一个更温暖、更潮湿、更碧蓝的世界,地表有河流、湖泊、海洋,甚至可能还有生命。在这种红色和蓝色的火星观中,很像一枚硬币,科学家们努力理解是什么导致了这两个对立面之间的巨大行星翻转。然而,他们看得越近,就越清楚地看到,这种粗略的二分法不可能完全正确:火星和地球一样,过去和现在一直都是多重世界的结合体。其宜居性的故事或许最好理解为一系列在复杂、不断变化的区域性拼凑条件下跳跃式前进的过程,而不是红色和蓝色之间单一的、单向的全球转变。
英国开放大学的马特·巴尔梅说:“人们很容易将火星在某个时间点看作是一个整体。” “但有些地方同时存在温暖、潮湿、寒冷和干燥等多种状态。”
今天发表在《科学》杂志上的一篇研究论文以精美的细节突出了这种更细致的观点。(巴尔梅没有参与这项工作。)它报告了对美国宇航局“毅力号”探测器的“奥克塔维亚·E·巴特勒”着陆点进行的原位目视调查的初步结果,该探测器于 2 月份在耶泽罗陨石坑着陆。任务规划者选择耶泽罗陨石坑是因为轨道图像显示这里蕴藏着数十亿年前流水雕琢而成的远古河三角洲和湖泊系统。现在来自“毅力号”的分析不仅证实了这一点,还发现了那里发生过的短暂突变事件。
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该研究小组由法国南特大学的尼古拉斯·芒戈尔德共同领导,他们使用“毅力号”拍摄的图像来检查散落在探测器周围以及嵌入在暴露的悬崖面和远至数公里外的露头上的沉积层中的岩石的大小、方向和分布。结果表明,37 亿年前,一条河流确实以每秒数米的速度流入该区域,注入一个湖泊,该湖泊在某些地方填满了这个 45 公里宽的陨石坑,深度达 100 米。但研究小组的分析也揭示了湖泊深度的意外波动,湖泊深度似乎偶尔会上升或下降数米,这可能是季节性变化的结果。芒戈尔德说:“那里有一个湖泊,但故事与预期的不同。”
到目前为止,耶泽罗故事中最令人惊讶的角色是从三角洲细粒沉积物中突出出来的:巨石,直径超过一米,经过耶泽罗河的长期翻滚,变得浑圆光滑,但又矛盾地过于巨大,任何河流都无法移动。“它们不应该在那里,”芒戈尔德说。可能的解释是,在某个时候,该地区经历了极端洪水,巨石和其他碎片被从河床倾泻而下的水墙冲过很远的距离,最终坠入远古湖泊。是什么原因导致如此规模的洪水尚不清楚,但在地球上,大量融化的冰或强降水可能是这种现象的罪魁祸首。
莱斯大学的柯尔斯滕·西巴赫说,这些巨石及其周围的沉积物可能代表着一个绝佳的机会,可以研究起源于耶泽罗周边以外很远地方的物质,她没有参与这篇论文。“‘毅力号’可能能够采集真正上游的岩石样本,”她说,她指的是探测器的主要目标,即采集样本以便未来返回地球。
德克萨斯大学奥斯汀分校的地质学家蒂莫西·古奇和他的同事最近在《自然》杂志上发表的一篇论文中也描述了更活跃和极端的火星水文。该研究表明,今天在火星上看到的约四分之一的峡谷网络可能是在极短的时间尺度内被巨大的水流冲刷形成的,这些水流在灾难性洪水中冲过地表。“与其花费数万年甚至数十万年的时间来雕刻峡谷,不如花费数周到数月甚至几年,”古奇说。“这在地质学上有点像是瞬间发生的。”
这种猛烈、灾难性的洪水对于任何身处其中的生物来说可能都是灾难,但对于地球上的天体生物学家来说,用机器人探测器寻找它们的遗骸可能是一个福音。如果有什么东西曾经在耶泽罗河和湖泊看似优越的宜居条件下萌发生命,那么其存在的证据可能会在洪水冲入时被保存下来,并被突然沉积的沉积物的保护层屏蔽,免受随后数百万年恶劣地表条件的影响。“这意味着它们免受辐射,并且没有被风化,”美国宇航局火星探测计划首席科学家迈克尔·迈耶在华盛顿特区总部说。因此,对于“毅力号”来说,河三角洲内部的这些沉积物可能是寻找火星过去生命证据的最佳地点之一。“这是一个很好的目标,”迈耶斯说。
这一切预示着我们对外星探索的新时代。随着“毅力号”和其他任务发现更多局部、短暂事件深刻塑造火星地貌的迹象,又一条色彩鲜艳的线索将被编织到这颗行星历史的宏伟画卷中。无论是在清澈的陨石坑湖泊的宜人蓝色中,还是在充满沉积物的洪水的奔腾红色中,我们这个近邻星球仍然有很多东西要告诉我们。“我们才刚刚开始了解火星历史的复杂性,”西巴赫说。