在太空中看地球，會(huì)發(fā)現(xiàn)這是一個(gè)生機(jī)盎然的世界，有大陸有海洋，有綠地有沙漠，有火山噴發(fā)遺留下來(lái)的壯觀遺址，有板塊運(yùn)動(dòng)形成的豐富多彩的地形，偶爾還能通過(guò)地震聽(tīng)到地球脈搏的“跳動(dòng)音符”，這里一切的生機(jī)勃勃都來(lái)源于地球上的各類(lèi)生命和地球本身的地質(zhì)活動(dòng)。

彩色地球（圖片來(lái)源：NASA）

同為太陽(yáng)系八大行星之一，火星算得上是我們地球家園的近鄰了。那么，火星的情況如何呢？

太陽(yáng)系八大行星位置示意圖（圖片來(lái)源:NASA）

火星——地球的“孿生姐妹”

作為地球上的高級(jí)生物，人類(lèi)發(fā)明了無(wú)人探測(cè)器登上火星，傳回的照片顯示那里是一片荒蕪死寂的砂石世界，十分凄涼。

火星表面（圖片來(lái)源：NASA）

要知道，火星可是地球的“孿生姐妹”呀！它倆都誕生在46億年前，并大致遵循著相同的演化軌跡。在形成的早期階段，“姐妹倆”都有活躍的內(nèi)部化學(xué)反應(yīng)，都有原始混沌大氣以及火山噴發(fā)。它們同樣有高山峽谷，同樣有南極北極，同樣有四季變化……

然而，體積的巨大差異終究還是導(dǎo)致兩顆行星走上了截然不同的演化之路。

地球和火星體積對(duì)比（圖片來(lái)源：NASA）

相比火星，地球“個(gè)頭較大”，巨大的體積有著先天優(yōu)勢(shì)，可以保存更多的內(nèi)部熱量，地核的外核長(zhǎng)期維持熔融態(tài)，地幔上部是巖漿發(fā)源地的軟流層。由此產(chǎn)生的磁場(chǎng)能夠保護(hù)地球大氣層避免被太陽(yáng)風(fēng)吹散，地幔的對(duì)流活動(dòng)則產(chǎn)生板塊運(yùn)動(dòng)、火山噴發(fā)和地震，活躍的內(nèi)動(dòng)力使得這些地質(zhì)活動(dòng)源源不竭。

地球磁層保護(hù)地球大氣層不受太陽(yáng)風(fēng)吹散

（圖片來(lái)源：NASA）

再來(lái)看火星，很小的體積導(dǎo)致內(nèi)部熱量快速散發(fā)，逐漸冷卻。誕生不過(guò)幾億年的時(shí)光，逐漸失去了活躍的內(nèi)部“發(fā)電機(jī)”。失去了內(nèi)部動(dòng)力后，諸如板塊運(yùn)動(dòng)和火山噴發(fā)等地質(zhì)活動(dòng)也幾乎不存在，磁場(chǎng)也隨之消失，沒(méi)有了磁場(chǎng)，火星表面徹底被太陽(yáng)風(fēng)洗禮，大氣層變得非常稀薄。種種跡象似乎都在表明火星已然“作古”？

等等，先看看科學(xué)家的發(fā)現(xiàn)。

火星上有峽谷

太陽(yáng)系最長(zhǎng)、最深的峽谷在哪里?

火星表面有一道巨大的地質(zhì)斷裂帶，前后延展超過(guò)4500公里，最寬的地方超過(guò)600公里，深度則達(dá)8公里，這種規(guī)模比地球上任何一處的大峽谷都要宏偉，算得上是太陽(yáng)系的峽谷之王。從火星照片就可看出，它就像是火星“臉上”一道寬大的“割痕”。在1972年，人類(lèi)探測(cè)器“水手9號(hào)”發(fā)現(xiàn)了這個(gè)峽谷，“水手谷”因此得名。

火星照片，中間是水手谷（圖片來(lái)源：NASA）

地球上也有相似的地質(zhì)景觀，例如美國(guó)的圣安德烈斯斷層，它就處于向西南運(yùn)動(dòng)的北美板塊和向西北運(yùn)動(dòng)的太平洋板塊交界處，是地球表面最長(zhǎng)和最活躍的斷層之一，因地殼板塊運(yùn)動(dòng)形成。

地球上圣安德烈斯斷層（圖片來(lái)源：維基百科）

雖說(shuō)水手谷的來(lái)源之謎至今還未解開(kāi)，但科學(xué)界普遍認(rèn)為很可能與西面的塔爾西斯高原有密切關(guān)系。在火星最初的10億年，隨著高原地區(qū)的隆起，巖漿活動(dòng)加劇，拉伸周?chē)貧ぃ纬蛇@種巨型峽谷的地貌。

試想一下，假如這種大峽谷出現(xiàn)在地球上，很大可能是與地質(zhì)作用有關(guān)。那是否也意味著，火星曾經(jīng)有過(guò)地質(zhì)活動(dòng)？

火星上的火山遺跡

別看現(xiàn)在火星死氣沉沉，它曾經(jīng)也有火山噴發(fā)的！火星上有太陽(yáng)系已知的最高、最大火山——奧林匹斯山，高度超過(guò)21.9千米。就連地球上最高山峰珠穆朗瑪峰（海拔高度8848米）也還不到它的1/2。奧林匹斯山是盾狀火山，寬約600公里，占地約30萬(wàn)平方公里，可想而知火星上的這座火山有多大！

火星上最高、最大火山——奧林匹斯山

（圖片來(lái)源：NASA）

奧林匹斯山附近的巨型火山（圖片來(lái)源：NASA）

除了奧林匹斯火山，附近還保留著三座巨型火山，以及大量的山脊和斷崖。之前科學(xué)界大都認(rèn)為，由于火星太小，較快的內(nèi)部冷卻速度不允許它存在板塊活動(dòng)。研究人員更傾向于將這種地貌特征歸為滑坡等事件。隨著更多研究發(fā)現(xiàn)的出爐，有科學(xué)家則認(rèn)為這可能是火星在過(guò)去25萬(wàn)年間板塊活動(dòng)的證據(jù)，板塊運(yùn)動(dòng)在火星地質(zhì)歷史中可能占有重要地位。

發(fā)現(xiàn)火星震

為了窺視火星內(nèi)部深層結(jié)構(gòu)奧秘，收聽(tīng)火星大地之音，人類(lèi)使用能夠感知火星“脈搏”的火震儀，記錄火星震發(fā)生時(shí)的信息?！岸床焯?hào)”的火震儀已探測(cè)到數(shù)百次的火星震，比想象更加頻繁，而且還捕捉到了強(qiáng)度相當(dāng)于規(guī)模3到4級(jí)的火震。

“洞察號(hào)”洞悉火星內(nèi)部（圖片來(lái)源：NASA）

科學(xué)家稱(chēng)，火星震動(dòng)率跟地球與月球類(lèi)似，是一直在搖晃的“活”星體。

火星上發(fā)現(xiàn)甲烷

16年前，人類(lèi)的火星探測(cè)器發(fā)現(xiàn)火星大氣中存在甲烷。當(dāng)時(shí)就在科學(xué)界引發(fā)了激烈爭(zhēng)論，這是為什么呢？

來(lái)看看地球上的甲烷。甲烷本身在大氣中存在的狀態(tài)并不穩(wěn)定，通常在12年內(nèi)就會(huì)被分解掉，要想使甲烷在大氣中保持穩(wěn)定存在，持續(xù)產(chǎn)生甲烷的“來(lái)源”必不可少。在地球上，這個(gè)來(lái)源主要是生命活動(dòng)。

這就不難理解為何科學(xué)家對(duì)“火星大氣中有甲烷”這個(gè)重大發(fā)現(xiàn)爭(zhēng)論不休了。

由于意義重大，火星大氣中是否真的存在甲烷需要進(jìn)一步驗(yàn)證?？茖W(xué)家又對(duì)2013年兩個(gè)火星探測(cè)器在蓋爾隕石坑附近觀測(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行研究，這兩個(gè)探測(cè)器觀測(cè)的時(shí)間間隔僅有一天，分析結(jié)果證明了甲烷氣體存在的可信性。

隨著科學(xué)探測(cè)的深入，科學(xué)家又發(fā)現(xiàn)火星甲烷濃度隨季節(jié)而呈現(xiàn)周期性變化，并經(jīng)常在北半球夏季末時(shí)達(dá)峰值。甲烷氣體的來(lái)源已是待解謎團(tuán)，現(xiàn)在又新添上季節(jié)性變化這個(gè)新約束。

對(duì)比地球，絕大多數(shù)甲烷的制造者是微生物，這樣是否可以推測(cè)，火星上的甲烷也來(lái)自微生物？但也可能是某種地質(zhì)活動(dòng)而產(chǎn)生，或許還有更多可能性。

寫(xiě)在最后

從火星表面滄桑的大峽谷到火山噴發(fā)留下的遺跡，我們可以推測(cè)火星在誕生早期的遠(yuǎn)古時(shí)代曾經(jīng)活躍過(guò)。當(dāng)代人類(lèi)探測(cè)到“火星震”，傾聽(tīng)火星的“心跳”，盡管這個(gè)心跳很微弱，但至少這是火星還沒(méi)有完全進(jìn)入“死寂”的證據(jù)。更多的證據(jù)還在收集當(dāng)中，例如，季節(jié)性變化的甲烷抑或也是火星上的生物活動(dòng)過(guò)程或地質(zhì)過(guò)程。

火星還有很多待解之謎，等待人類(lèi)去揭秘。

探索火星正當(dāng)時(shí)，中國(guó)天問(wèn)一號(hào)、美國(guó)毅力號(hào)和阿聯(lián)酋希望號(hào)，正懷揣人類(lèi)使命奔赴火星！

相信，關(guān)于火星的許多“問(wèn)號(hào)”一定會(huì)被拉成“感嘆號(hào)”！

作者：韓娟娟

單位：中國(guó)科學(xué)院月球與深空探測(cè)總體部 中國(guó)科學(xué)院國(guó)家空間科學(xué)中心

文章首發(fā)于科學(xué)大院，僅代表作者觀點(diǎn)，不代表科學(xué)大院立場(chǎng)。

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