火星首张地形图揭示了令人惊叹的极端地貌。高海拔区域（红色）包括一座高达17英里的火山；在低海拔区域（蓝色），南半球一个巨大的陨石坑深达六英里。 |
根据我们目前所见，火星看起来不像会成为主要旅游目的地的地方。20世纪70年代的“海盗号”宇宙飞船发回了一些快照，看起来就像亚利桑那州某处的尘土飞扬的田野。1997年“火星探路者”号的“旅居者”号漫游了一小段距离，也没有展示出更吸引人的东西——沙子、一些巨石和一条单调、平坦的地平线。
但第一印象可能会骗人。美国国家航空航天局最近派往这颗红色星球的使者——火星全球勘测者号，刚刚完成了第一张详细的火星表面三维地图。它揭示了一个奇异而极端的景观，相比之下，我们地球家园显得相当平淡。壮观的火星景观包括一个六英里深的陨石坑，可以吞噬半个美国，以及一座高达17英里的火山。
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这就像一颗小行星，发现自己——像纽约市一样——无法向外扩张，只是夸大了它的垂直尺度。“火星地形的整个范围约为19英里。那是地球上发现的海拔范围的1.5倍，”领导这项测绘工作的美国宇航局戈达德太空飞行中心的戴维·史密斯说。研究人员在1999年5月28日出版的《科学》杂志上公布了他们对火星的新发现。
在经历了一些挫折后，“全球勘测者”号于1997年抵达火星，并于大约一年前开始其测绘任务。全球地图是根据一种名为火星轨道器激光高度计（MOLA）的仪器获得的数据创建的，该仪器将红外激光束从表面反射出去，并通过测量探测反射脉冲所需的时间来计算与航天器的距离。新的高分辨率地图代表了1998年和1999年收集的2700万个海拔读数。美国宇航局太阳系探索科学主管卡尔·皮尔彻在5月27日的新闻发布会上宣布，“这个令人难以置信的数据库意味着我们现在比地球上许多大陆区域更了解火星的地形。” 这句话注定不会让在南斯拉夫上空飞行的北约飞行员感到高兴。
新的地图数据已经改变了科学家们对火星的看法，并且有望提供见解，这将成为未来多年进一步探索的基础。“数据的最重要方面在于，它将使我们能够重建这颗星球的演化过程，”麻省理工学院MOLA团队成员玛丽亚·祖伯说。“通过地表形状以及关于重力、磁力和表面成分的信息，我们可以模拟内部结构和行星的热演化。这些模型与气候和水的历史密切相关。”
史密斯观察到，的确，“地形图最令人好奇的方面是该行星低洼、平坦的北半球与陨石坑密布的南半球之间 striking 的差异”，后者平均比北方高出约三英里。半球之间的高度差导致了从南极到北极的坡度，这可能对火星早期历史中全球范围内的水流产生了重大影响。使用新的海拔地图对分水岭进行的科学模型显示，北半球低地将排泄火星表面四分之三的水。
造成这种坡度的原因显然是陨石坑密布的南半球中巨大的希腊斯撞击坑。当一颗小行星撞击那里时，撞击产生了一个物质环，该物质环比周围环境高出一英里多，并从盆地中心延伸至2500英里。结果：一个略呈梨形的星球，底部有一个巨大的空洞。与此同时，MOLA数据表明，椭圆形的北半球洼地，一些有史以来最平坦的地形，可能是古代海底，在行星形成阶段受到行星地幔剧烈的对流或构造板块循环的影响而形成。
在更区域性的范围内，新数据也在改变地质学家想象古代火星水流的方式。地图显示，巨大的水手号峡谷东部从附近的流出通道倾斜，其中一部分位于流出通道水平面以下半英里处。“虽然水总体上是从南向北流动，但数据清楚地揭示了水可能曾经形成池塘的局部区域，”祖伯说。
火星北极以高地为标志，此处以高分辨率显示。随着更多数据的收集，研究人员将能够创建更详细的火星地形图像。类似的成像技术正被用于评估火星极地着陆器的着陆点，该着陆器计划于1999年12月3日降落。 |
那么水呢？研究人员表示，尽管两极在视觉上看起来截然不同，但它们在海拔剖面上表现出惊人的相似性。根据最近对北极的了解，这表明南极除了冻结的二氧化碳外，还具有重要的水冰成分。根据最近的计算，目前火星表面水量的上限为80万至120万立方英里，约为覆盖格陵兰岛冰量的1.5倍。如果两个极冠完全由水组成，则总容量相当于全球范围66至100英尺深的水层，约为古代火星海洋最小体积的三分之一。
在规模的另一端，该地图也引发了一些反思。它表明，赤道上的火山高地，即所谓的塔尔西斯地区，由两个巨大的火山穹顶组成，而不是之前认为的一个。而所有火山中最宏伟的奥林匹斯山，则是一个完全独立的特征——根本不是塔尔西斯隆起的一部分。并且最近有证据表明，一些火星火山最近非常活跃。
尽管这些地图非常出色，但它们仅仅是开始——这些地图包含的数据不到MOLA在“全球勘测者”号测绘任务期间可能收集的数据的10%，而MOLA仪器每天收集约90万个海拔测量值。目前，新数据正被用于改进对火星表面下一位访客——火星极地着陆器——将于1999年12月3日开始勘测的地形的了解。
进一步的观测将用于完善全球地图，构建用于科学分析的局部和区域数字高程模型，并帮助评估未来的着陆点，以及尝试探测和表征全球范围内的季节性变化。“构建和评估行星作为全球系统的模型将需要一些工作，但潜力是存在的，”祖伯说。“这是一个非凡的机会，可以研究行星的不同部分如何相互影响以及如何受到其他部分的影响。”
因此，火星不是帕西瓦尔·洛威尔宁静的愿景，一个被运河纵横交错的平静世界。它更像是下一代埃德蒙·希拉里——一个准备征服奥林匹斯山所有17英里的人。但也许，总有一天，人们可以欣赏一下风景。