上周,NASA宣布火星表面现在有含盐的、短暂的液态水。但火星曾经湿润得多。今天火星上的“泪水”与过去的火星湖泊相比,不过是九牛一毛。
在今天发表在《科学》杂志上的一篇论文中,研究人员宣布“好奇号”探测器发现了火星上古代湖泊的地质证据。
科学家们长期以来一直怀疑火星可能存在湖泊——火星表面有许多盆地和洼地,它们可以像完美的碗一样盛水。来自卫星的其他观测表明,这些洼地曾经有过水。
“好奇号”着陆的盖尔撞击坑就是这样一个极好的盆地,它形成于大约38亿年前,当时一颗陨石撞击了这颗行星。去年,研究人员宣布了初步证据,表明盖尔撞击坑很可能有一个大湖,科学家们认为这个湖可能持续了数百万年,但仔细观察表明,它不是一个单一的巨大湖泊,而是可能一系列不断变化的湖泊,随着时间的推移堆积了沉积物。
撞击坑中的湖泊很可能由地下水和河流共同供给。随着湖泊的形成,将水引入湖泊的河流也带来了沙子、砾石和岩石,在湖中形成了三角洲,并在古老的湖岸留下了沉积物层。在湖泊中心,远离湍急的河流,细小的沉积物沉到底部,形成一层厚厚的泥浆。随着时间的推移,河流的位置发生了变化,就像今天地球上一样。随着河流的迁移,它们在湖泊周围的不同地方沉积了沙子和砾石。“好奇号”探测器发现的就是这些砂岩(来自河流系统)和泥岩(来自湖泊环境)的沉积物,这为地球上的科学家提供了火星上曾经有过湖泊的线索。
新论文中描述的湖泊是短暂的,平均只持续100到10000年(以人类标准来看很长,但在地质学上只是一眨眼)。这种情况反复发生,湖泊在盖尔撞击坑内经过10000到1000万年的时间周期性地注满和干涸。
最终,由于原因仍未明,湖泊完全干涸了。缓慢而稳定的风暴(记住,《火星救援》式的风暴纯属科幻)将沙子吹过湖泊沉积物,将其覆盖,并可能堆积起了盖尔撞击坑中心那座3英里高的夏普山。(夏普山一直是谜团,其他研究人员曾推测这座山完全是由水中沉积的沉积物形成的。)然后,随着时间的推移,堆积夏普山的部分沉积物又被侵蚀掉了(由更多的风侵蚀),回到了湖泊沉积物层(又一次被风侵蚀),留下了现在“好奇号”正在探索的地貌。
显然,为了让湖泊形成,火星必须有比现在多得多的液态水,但目前关于古代火星气候的大部分模型都将这颗行星描绘成极度寒冷,其温度应该会使液态水结冰。但研究“好奇号”数据的地质学家并没有发现冰川地表的证据,他们发现的是河流流入介于3到12英尺深的边缘湖泊的证据。
火星表面存在长久的水体的消息令人着迷,并开启了全新的研究领域,包括关于古代火星气候的新问题——如果存在液态水,它是否真的像我们想象的那么冷?但这也为寻找这颗行星上过去生命证据开辟了新的研究方向。正如作者在论文中所写:“行星宜居性的关键标准之一是水可能可及的时间长度,以便微生物能够起源和进化。”水在水池中存在数百年甚至数千年,就有可能孕育出微生物生命。
即使它们存在,我们是否能看到这些微生物的证据仍然是争论的问题。与恐龙等大型动物的骨骼不同,微小的单细胞生物保存得非常不好。但火星存在积水,就像早期地球一样,这使得火星生命的想法焕发了新的生机。地球上,行星表面的大片水体被认为是生命起源的场所,而在火星上看到类似的湖泊和水池,让一些科学家认为,我们的星球可能并非唯一孕育生命的地方。
正如Marjorie Chan在《科学》杂志上一篇伴随的论文中所写:“地质学越像地球,生命形式就越有可能在火星的水体中进化。”