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2021年5月15日7时18分,田文一号探测器携带的火星车祝融成功降落在火星南部乌托邦平原预选着陆区,实现了中国首次地外行星着陆,使中国成为第二个成功登陆火星的国家(1971年苏联发射的火星三号探测器在火星表面着陆后,仅工作了约20秒,就与地球永久失去了联系)。
同时发射的美国人坚忍号在不远处着陆,距离我们的祝融火星车只有1000多公里。作为美国好奇号火星车的继任者,坚忍号火星车携带更先进的黑科技和顶级科研设备,继续探索火星上的有机物和疑似生命的痕迹。
火星,中国古代称之为“忽明忽暗”,意为“忽明忽暗,迷茫”,自古以来就一直影响着人们的好奇心。火星上有或曾经有过生命吗?这是全人类的疑问。美国对火星的探索已经进行了几十年,取得了丰硕的成果和巨大的进步。乌托邦平原可能曾经有过古老的海洋,这是探索火星潜在生命证据的绝佳地点。今天,锲而不舍和祝融肩负着使命,正在努力寻找这个问题的答案。而那个秘密可能就藏在某个地方,我们无限接近这个宝藏。
就像一场竞赛,如果我们能率先解开这个迷人的谜团,证明地球不是宇宙中唯一存在生命的星球,这将是人类历史上影响最深远的科学发现。
关于外星生命的起源。
直到20世纪初,天文学家才确认银河系外其他星系的存在。今天,可见星系的数量有望超过一万亿。在宇宙中,我们的星系只是沧海一粟,太阳只是星系中几千亿颗恒星中的一颗。迄今为止,作为宇宙中唯一的智慧生命,人类无疑是孤独的。人类渴望寻求与其他星球的联系,共同探索浩瀚的宇宙。
太阳系在宇宙中的位置来源:改编自参考文献[1]
为什么有可能在火星上找到生命存在的线索?
“宜居带”是指在恒星周围一定距离内,水可以以液态形式存在。由于液态水被科学家认为是生命生存不可或缺的因素,如果一颗行星恰好落在这个范围内,那么它被认为有更大的机会拥有生命或至少有生命可以生存的环境。据估计,太阳系的可居住带距离太阳在0.87到1.67个天文单位之间,位于这个区域的行星表面可能有液态水。火星到太阳的平均距离为1.52个天文单位,非常接近这个宜居带的上限,所以火星在太阳系中的位置可以允许生命存在。
太阳系宜居带示意图来源:由参考文献[1]修改
同一地质历史时期的火星和地球发生了什么?
火星被视为地球的姐妹行星,在太阳系形成过程中,它们是名副其实的“一母同胞”。火星和地球都形成于45亿年前,最初都具备孕育生命的适宜条件。大约38亿年前,火星拥有稠密的大气层,其内核旋转产生的磁场,更温暖的气候和液态水形成的大片海洋,因此很可能这颗行星上曾经存在某种形式的生命。但随着环境的变化,出现了两种不同的演化过程:火星失去了地质力量和大部分的水和大气,现在它的表面是一片贫瘠的红色沙漠,像一个垂死的老妇人;而大地依旧郁郁葱葱,生机勃勃,像一个少女,同样的“出身”,完全不同的“命运”,可惜!
与火星和地球的地质历史时期相比。来源:改编自参考文献[1]
为什么火星失去了大气和水?
科学家们现在确信,火星曾经和地球一样温暖潮湿,有着厚厚的大气层。那么火星成为我们今天所知的极度干燥寒冷的星球的原因是什么呢?
2013年11月,美国宇航局发射了火星大气和挥发物演化任务(MAVEN)探测器,其任务是调查火星大气消失之谜,找出火星早期拥有的水和大气消失的原因。MAVEN火星探测结果表明,火星大气稀薄有两个原因:
火星弱磁场:地球有一个固有磁场,太阳风与地球磁层相互作用形成磁层顶,可以阻止太阳风和宇宙辐射线进入,防止地球大气层逃逸,从而起到地球“保护伞”的作用。但是火星的磁场很弱,大约是地球磁场强度的万分之一。太阳风可以直达火星,“攻击”火星大气层,“扫除”火星大气层。
恒星引力太小:引力影响分子逃逸速度,而火星质量小,逃逸速度只有5 km/s左右,无法有效束缚大气。与此同时,太阳风的带电粒子撞击大气层中的分子,使分子具有更高的速度,并使大量气体逃离火星的大气层。
因此,缺乏全球偶极磁场保护的火星,在强烈的太阳风和辐射下,逐渐被剥夺了大气层。同样,如果地球内部变冷,磁场减弱,也可能重蹈火星的覆辙。
火星探路者号在着陆点拍摄的火星场景来源:NASA
纵观人类60年的火星探测史,无论是90年代前的维京,还是10年前全副武装的好奇号,都没有对火星的生命给出一个明确的结论,反而留下了许多谜团。从火星探测的成果到火星陨石的研究,人类一次次找到希望,再一次次用科学质疑。关于火星上的生命,我们需要坚不可摧的证据,需要非常谨慎和耐心,因为这关系到我们对生命起源的探究。
中国的田文一号将利用矿物光谱仪和地下雷达对火星的土壤和地质环境、地下水冰和浅层地表结构进行探测,这将有助于我们进一步了解火星是否存在适合生命生存的环境,是否具备人类长期探索的条件,甚至建立火星基地,或将火星改造成人类的第二栖息地。
为什么我们如此热爱火星?因为火星的命运对人类的未来有着重要的影响。同时,我们也应该明白,保护地球是一个永恒的主题。
参考资料:
[1]火星,国家地理,2018。
[2]宇宙百科全书:国家地理新视野指南,江苏凤凰科技出版社,2020。
来源:中国科学院紫金山天文台
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