

火星似乎会随着季节“哭泣”。在火星夏季,随着白天变暖,成千上万的黑暗条纹会出现在星球的悬崖和陨石坑上,然后消失,直到下一年才会再次出现。经过十多年的争议,一项实验室实验可能终于揭示了原因。
当NASA的火星勘测轨道飞行器上的“鹰眼”相机在21世纪末首次发现这些条纹时,震惊的研究人员不禁猜测,他们是否正目睹着水流淌过这颗红色星球荒芜的地表。在冬季蒸发、夏季融化的,除了水还能是什么呢?这是一个诱人的发现,因为湿润的火星可能意味着有生命的火星。
但是,如果这些被称为“周期性斜坡纹线”(Recurring Slope Lineae,简称RSL)的条纹真的是湿润的,那么与之相关的液体就与地球上的水截然不同。例如,有些条纹在应该会冻结水的寒冷日子里也会扩散,而且许多条纹只在较陡峭的斜坡上流动(水应该会沿着最平缓的山丘向下流动)。一些科学家认为,这些黑暗的纹理根本不是由水形成的,而只是干旱的山体滑坡,但两个阵营都没有提出令人信服的解释。
SETI研究所的行星科学家Janice Bishop说:“冰和液体的模型不起作用,因为我们在RSL所在的地方没有看到很多冰;而干性模型也不起作用,因为你需要一些东西来引发它们。”
她现在怀疑,也许RSL在某些方面表现得像干的,在另一些方面表现得像湿的,是因为它们实际上两者兼具。

为了进入火星的思维模式,Bishop和她的同事们从地球上一些最干燥地区的现象中汲取灵感,比如南极和阿塔卡马沙漠的盐碱地。在那里,他们注意到微量的水分子如何与土壤中的盐分结合,产生“震动大地”的效果。
盐分热爱水,只要有机会就会从空气中吸走水分(这就是为什么餐馆会在盐罐里放米粒,以便米粒在盐变湿之前吸收水分)。地下的盐分也是如此。当含盐的矿物质吸收了过多的水分时,它们会液化,留下空隙。在地球上,Bishop和她的合作者注意到,饱和的氯化物盐会溶解,将其中的水分转移给石膏(一种含硫酸盐的盐),使石膏也溶解,从而掏空地下的部分区域,造成坍塌和陷坑。
“似乎同时存在硫酸盐和氯化物盐的地方,往往会发生一些奇怪的事情,”她说。“似乎这两种盐同时存在,它们在传递水分。”

Bishop推测,火星探测器已经发现了大量的盐。地下水是否会融化矿物质并使火星表面变得不稳定,足以导致RSL?他们转入实验室进行探究。
首先,研究人员检查了寒冷的火星土壤是否能变湿。他们取了成分相似的夏威夷火山土壤,加入盐和一滴水,然后将其冷却到约-130华氏度(-90摄氏度)。然后他们加热样本,并使用一种称为光谱仪的仪器来评估H2O分子的状态。团队发现,分散的冰粒在约-60华氏度(-50摄氏度)时会软化,这个温度在火星晴朗的夏日里完全可以达到。Bishop说,之前的研究已经探讨了含盐的火星冰块如何融化,但这项实验首次表明,即使在严寒气候下,含有微小冰屑的干燥火山土壤也会变得有点“黏糊糊”。
知道水可以移动后,团队进一步研究了如果水真的移动了会发生什么。在另一项实验中,他们将火山土壤与相应的盐混合,并在烧杯底部挤入一些水。果然,水向上扩散,吞噬了沿途的盐分。他们留下的是一层干燥、起伏、易碎的硬壳,覆盖着一层被削弱的湿润土壤。
Bishop认为,正是这种略带潮湿的土壤与干燥脆弱的硬壳相结合的“杀手组合”,导致火星斜坡因RSL而崩塌(并在地球上引发了关于湿与干的争论)。首先,水的移动会形成脆弱、裸露的硬壳。然后,沙尘暴可能会来将硬壳吹倒,引发干旱的山体滑坡。研究人员今天在《科学进展》杂志上描述了他们的研究。
根据Lujendra Ojha的说法,该理论也与一些令人费解的观测结果相吻合。Lujendra Ojha是一名行星科学家,他曾是一名本科生,帮助发现了RSL,现在是罗格斯大学的助理教授。几年前,他和一些同事注意到了一些神秘的“坍塌”,即一些RSL附近的小型山体滑坡。“我们完全不知道那是什么鬼东西,”他说。
现在他想知道,同样的水溶解盐的过程是否能将这两种现象联系起来。“我真的很喜欢这篇论文,因为它说‘随着时间的推移,你应该会看到这些山体滑坡’,而我们确实看到了它们,”他说。
Bishop的实验表明,这个过程在物理上是可行的,但它真的会在火星上导致陨石坑壁崩塌吗?下一步将是未来的探测器配备更灵敏的传感器,来查看含盐区域是否更容易出现RSL。“这似乎是缺失的一环,”Ojha说。
由地下微弱湿气驱动的RSL会让火星更加活跃,但不太可能让火星“活着”。水分子会太少,难以供宇航员使用,而极度含盐的土壤会对我们所知的生命产生毒害。
然而,稀疏的地下水分子对微体化石猎人来说可能是个好消息。大约四年前,火星很可能是一个湿润、繁茂的地方,“然后就有一个大大的问号”,关于接下来发生了什么,Bishop说。“如果今天我们看到土壤中嵌入了微小的冰或液态水的证据,那就意味着这个[宜居]时期可能已经延长了。”