书城教材教辅最佳课堂:天文探谜
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第17章 火星上有水吗

火星上有水吗?如果有水,那么水又在哪里呢?

从1964年到1967年,美国对火星发射了“水手号”和“海盗号”两个系列共8个探测器。1971年11月,“水手”9号对火星全部表面进行了高分辨率的照相,发现了火星上有宽阔而弯曲的河床。不过,这些河床与轰动一时的运河完全是两回事。这些干涸的河床,最长的约1,500公里,宽达60公里或更多。主要的大河床分布在赤道地区,大河床和它的支流系统结合,形成脉络分明的水道系统,还可以观测到呈泪滴状的岛、沙洲和辫形花纹,支流几乎全部朝着下坡方向流去。科学家们分析,只有像水那样的少粘滞性流体才能造成这种河床,这是天然河床,绝不是“火星人”的运河。

那么,火星上的河水流到哪里去了呢?这便成了当代“火星河之谜”。今天的火星表面温度很低,大部分水作为地下冰存在于极冠之中。极稀薄的大气,使得冰在温度足够高时只能直接升华为水蒸气,自由流动的河水是无法存在的。

火星河床说明,过去的火星肯定与今日的火星大不相同。有一种假说认为,在火星历史的早期,频繁的火山活动喷出了大量气体,这些浓厚的原始大气曾经使火星表面温暖如春,造成了冰雪融化、河水滔滔的景色。后来火山活动减少,火山气体逐渐分解,火星大气变得稀薄、干燥、寒冷,从此,河水干涸,火星成为一个荒凉的世界。

另一种假说认为,在火星的早期历史,自转轴的倾斜度比现在更大,因而两极的极冠融化,大量二氧化碳进入大气,大量的水蒸发并凝成雨滴在赤道地区落下,形成河流。还有很多关于火星河流消失的假说,但这并不是最终的目的,科学家们最关心的是:水到底哪里去了?是什么使火星有这么大的变化?

水星上的“冰山”

看到水星的名字,人们脑海里总会产生这样的联想:水星上面有水吗?水星和水有何关联呢?

很早的古代,日、月和五颗行星能被肉眼观测到。它们在天空有移动而且明亮,能发出连续不断的光,而那些遥远的星星,看来位置稳定,闪闪烁烁。我们的祖先就给了日、月、五颗行星以特殊的位置,想像它们是主宰物质世界神灵的化身或是天神的住地。在西方,古罗马人看到水星绕太阳公转一周的时间最少,运行得最快,所以把希腊神话中一个跑得最快的信使“墨丘利”的名字给了水星。在中国,古时盛行用阴阳五行说,把宇宙简化成阴阳两大系统,揭示自然万物的构成变化,“阴阳者,天地之道也”。

为反映阴阳两大系统的动态变化,又引伸出金、木、水、火、土五行的相生相克、互相承接或制约,“阳变阴合,而生水、火、木、金、土”。宇宙万物是统一的,天、地、人也是三位一体。总之,任何事物的构成变化都可以用阴阳五行说来解释。在天,就为日月星;在地,就为珠玉金;在人,则为耳目口。

于是,日月的名字分别又叫太阳、太阴,五大行星又可以用五行来表示,就有了现在的水星、金星、火星、木星、土星的名称。它反映了炎黄子孙特有的智慧和思维方式,是东方的精神文化之花。难怪法兰西有句格言:“结论取决于观点”。行星的名字可以反映当时的观点,流传到现在,成为人们习惯的称呼。

看来,水星和水不是一回事。从现代天文观测事实上,水星上有水吗?

“水手二号”对水星天气的观测表明,水星最高温427℃,最低温零下173℃,水星表面没有任何液体水存在的痕迹。就算是我们给水星送去水,水星表面的高温会使液体和气体分子的运动速度加快,足以逃出水星的引力场。也就是说,要不了多久,水和蒸气会全部跑到宇宙空间,逃得无影无踪了。

水星大气中有水蒸气吗?水星上的大气非常稀薄,大气压力不到地球大气压力的一百万亿分之一,水星大气主要成分是氮、氢、氧、碳等。水星质量小,本身吸引力不能把大气保留住,大气会不断地向空中飞逸。现在的稀薄大气可能靠了太阳不断地抛射太阳风来补充。从成分上,也有相似的系统,太阳风的大部分成分就是氢、氮的原子核和电子。

从水星光谱分析来看,水星表面有点大气,但大气中没有水。这已是普遍公认的事实了。然而,宇宙的奥妙无穷,常会有人们意想不到的事情发生。没有液体水,没有水蒸气的水星,却发现了“冰山”。

1991年8月,水星飞至离太阳最近点,美国天文学家用27个雷达天线的巨型天文望远镜在新墨西哥州对水星观测,得出了破天荒的结论——水星表面的阴影处,存在着以冰山形式出现的水。

冰山直径15~60千米,多达20处,最大的可达到130千米。都是在太阳从未照射到的火山口内和山谷之中的阴暗处,那里的温度在零下170℃。它们都位于极地,那里通常在零下100℃,隐藏着30亿年前生成的冰山。由于水星表面的真空状态,冰山每10亿年才融化8米左右。

天文学家是这样解释水星冰山形成的过程:水星形成时,内核先凝固并发生剧烈的抖动,水星表面形成褶皱——高山,同时火山爆发频繁,陨星和慧星又多次相冲击,致使水星表面坑坑洼洼。至于水是水星原来就有的,还是后来由陨星和慧星带来的,看法上还有许多分歧。

虽然,水星有水的说法尚待证实,但有水就有生命。美国科学家们的新发现,引起学术界的浓厚兴趣。