人类探索火星40年来的五个头号待解之谜

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据美国国家地理（撰文：ANDREW FAZEKAS 编译：林宇威）：人类探索火星已经有40年之久，我们似乎很了解这颗红色行星了，但仍然有些重要问题始终未获解答。

火星是距离太阳第四近的岩质行星，一直带给世人无尽的想像，更让科学家对它充满了兴趣。数十年来，各式各样探索这颗红色星球的探测器，不停地将影像传送回地球，让我们知道这颗奇特的星球充满了令人屏息的美景。

火星上有比圣母峰高三倍的山脉，还有比大峡谷长了五倍的峡谷，对热爱冒险的旅行家来说，这里可真是天堂。火星和地球是如此地相似，大气层中充满了尘土、两极的极冠会随着季节变化，一天也和地球一样差不多是24小时，这一切似乎正在召唤人类前往一探究竟。

美国航太总署（NASA）的下一个重要太空任务：洞察号（InSight）登陆器，预定在11月下旬登陆火星。在此之际，就让我们一起探究火星尚未解决的头号谜团，其中有些问题，甚至得等到人类亲自踏上火星土地才有办法解开。

现在的火星有液态水流动吗？

现今的火星大气既寒冷又稀薄，如果表面有液态水的话，应该已经蒸发，或是冻结在土壤之中。但是在过去的四十多年来，火星探测器所拍摄的照片显示火星上似乎有数百条干涸河道和峡谷，可能是远古时期急速流动的水冲蚀而成。

那么，这些水都跑哪去了？科学家认为，这些冲蚀而成的地貌特征可能是在过去火星既温暖又潮湿时所遗留下来的。有部分的水可能仍以冰的形式隐身地表下方，或者也有可能以地下水的形式藏身更深处。

由上往下俯视的火星轨道卫星，发现火星两极存在大量的冻结水冰。 2015年，科学家根据NASA的火星侦察轨道卫星（Mars Reconnaissance Orbiter）所拍摄的影像，认为有强烈的证据显示目前的火星表面仍有液态水间歇流动。科学家先前曾在许多陡峭的火山口斜坡上发现神秘的黑暗条纹，研究人员根据轨道卫星的观测资料，发现此处有水合矿物的化学特征。

这些火星上的盐水，可能是在温暖的季节时在山丘上流动，但当温度变低时就消失无踪。但是得要更进一步的详细研究，才能判断这些反复出现的条纹特征，是否真是由水造成，或只是干燥的尘土流动导致。

同时，欧洲的火星快车号轨道卫星（Mars Express Orbiter）利用透地雷达，发现了在火星南极的冰冠下方，可能藏有19公里长的湖泊。科学家相信，这些地下湖之所以能保持液态，是因为盐度较高的缘故。科学家推测，火星的极地地区可能散布着许多这类大型地下水池。若是将来人类探险家想要造访火星，要如何寻找这些地下湖泊，并且得到水资源，就成了非常关键的重要任务。

为什么火星的北半球非常平坦，南半球却布满了陨石坑？

在1970年代，NASA的维京号（Viking）任务首度完成火星地形的全面调查。在这之后，科学家就一直疑惑为什么火星会有如此不同的样貌：北半球较为平坦，地势也较低，而南半球则是遍布陨石坑的高地，南、北半球的高度差异约在5到8公里左右。

有些科学家提出理论，指出火星内部的地质过程，像是地函中的热对流，可能形塑了火星现今的地貌特征。还有另一种可能性，是火星北半球过去其实是个被广阔海洋填满的全球性盆地，随着时间演变而逐渐被侵蚀变平。

不过，其他研究提出了另一种更为暴力的可能性，造就火星如此截然不同的两个半球：也许是在39亿年前，有颗和月球差不多大小的小行星，撞上了火星的南极。这样极具毁灭性的撞击时刻，决定了火星的命运。撞击搅起岩浆海洋，引发火星火山活动，而火山喷发出的物质可能就形成了南半球的高地。

追溯火星过往的历史，能帮助科学家更确定未来火星探险家的登陆地点，以便找到最好的资源，让人类能够在火星上长久持续存活下去。

火星大气中的甲烷是如何产生的？

在过去的几年里，不论是地球上的望远镜或是火星轨道探测器，都在火星上探测到甲烷的踪迹。这种气体可能来自于现今的生物活动，也可能代表有其他地质过程正在发生。

NASA的好奇号（Curiosity）火星探测车最近发现，火星上的少量甲烷在数个月内飙升了十倍，这表示有某种过程正持续产生甲烷，并在火星车着陆的盖尔撞击坑（ Gale Crater）着陆点周围排出且迅速消散。虽然地球大气层中的甲烷主要来自于生物活动，但科学家表示，火星上所观测到的甲烷，并不一定就是此处有微生物存在的具体铁证。

NASA认为，产生甲烷的源头位于好奇号的北侧，但想要定出精确位置几乎不太可能。以目前的状况看来，甲烷的起源可能暂时仍是个谜，因为好奇号火星车并没有要往北边前进，而会先把调查重点放在火星撞击坑中央山的层状岩石上。

火星上有生命吗？

我们所熟悉的生命形式主要由液态水组成，因此火星上存在液态水的证据，让我们对寻找过去或现今的火星生命充满了希望。但火星的表面环境非常严苛，温度变化剧烈，也几乎没有任何防护能阻挡有害的紫外线辐射长驱直入。

许多科学家认为，在盖尔撞击坑这样干涸的湖床附近，表面可能会藏有生物化石或是过去生命的痕迹。 NASA即将发射的大型任务2020火星探测车，就会寻找这些踪迹。与此同时，地球极端环境下的生命形式，例如生存在地球内部深处的微生物，也给了我们一丝希望，或许现在真有某些生物存活在火星上呢！

人类能在火星上存活下来吗？

将人类送往火星的竞赛已经如火如荼展开，NASA可能计画在2030年代中期开始载人火星任务。此外，世界各地的政府组织和私营企业也都在开发火星任务所必需的技术。

不过，如果人类想要在火星上生存，那么得要在不靠地球奥援的状况下生活和工作，仰赖火星的自然资源谋生。火星基地可能得要建在地下，以保护人类不受危险的宇宙辐射侵扰。在火星上种植作物也会是一大挑战，因为火星探测车的观测资料显示火星表面的土壤非常贫瘠，而且充满了一种称为过氯酸盐的有毒化合物。

雄心勃勃的太空工程师，甚至正在研发下一代核能、化学能和太阳能的技术，这不仅能够推进火星上的科学研究，还能为自给自足的人类火星基地奠定基础。在火星发生地区性或全球性的沙尘暴期间，为了能在长达数星期的黑暗中存活，必须制造更有效率的电池和燃料电池。此外，挖掘开采脚下的泥土和岩石，对于人类呼吸所需的空气、清洁的饮用水、火箭燃料和基础建筑材料来说，都非常重要。

想要解决这个谜团的唯一方法，就是让第一批人类探险队启航前往火星。当真正扬帆前进之际，毫无疑问地，我们大多数人都会紧盯萤幕，急切期待人类在火星建立太空探险的下一个前哨站。