头号难题是国会和总统,从阿波罗时代甚至更早美俄就有各种载人火星任务方案了。很多技术问题有钱就可以绕过,例如液氧、液氢、液态甲烷在太空长期低温储存问题可以改用常温储存的自燃推进剂(毒发)甚至固体燃料火箭来解决,只不过比冲低。火箭载荷不够在太空组装堆砌,可以建空间站作为物流中心、汇合点,利用空间站的长桁架挂着固定发射上天的飞船组件而不是放任乱飘、用长机械臂协助组装而不是自主对接组装。然后就像坎星玩家那样喜闻乐见堆罐子了,25吨LEO载荷的火箭就能慢慢发。
途中的补给问题消耗最大的是水,不过水循环处理技术已经很成熟了,氧气的话国际空间站也成功种菜种小麦过还有藻类生物反应器(可以养小球藻之类的)等,能减缓氧和食物消耗。其他补给多带就是了,包括容易出故障的耗材(从高级过滤网、半透膜到机器零备件等)、各种药物等,活性炭的重新活化复原也不难用蒸汽处理就行。
为了防设备故障可以多备份,还有两艘以上飞船一起出发可以互相照应、团队里加专业技师、飞船上装迷你机床、3D打印机、迷你熔炉(空间站上成功搞过冶金实验)等制造零备件。
微重力导致的健康和生活不便问题也好办,两艘飞船进入霍曼转移轨道后互相靠近用绳索连接然后像流星锤一样旋转就行,你想要多大都行反正绳索可以加长到好几百米来大旋转半径避免转速高而晕眩,抵达火星准备减速时停止旋转再分开。
辐射防护问题有钱就好堆防护了,可以拿备用补给和送到火星地表的货物兼顾额外屏蔽,NASA也在研究给宇航员穿防辐射马甲,就像医院放射科穿的铅防护服一样、飞船设立太阳风暴避难所等等。着陆问题的话有钱就能尽可能的用火箭发动机暴力减速 ,毒发、固体火箭都行,起飞也是。尽情浪。
火星地表居住的防护问题也好办,不用找熔岩管钻地洞。带上遥控电动挖掘机、推土机等工程机械给组合对接后的居住舱上堆土或者垒沙袋就行堆个两米厚,就像建造野战工事掩体一样。外部施工还可以带轮式机器人,上半身类似人类,通过VR和动作捕捉服来遥控。这些机械可以自带RTG(核电池,反正有钱)就不需要充电、夜晚照样能工作。
电力问题光伏发电+大容量电池组+迷你核反应堆,蒙尘问题可以给光伏板装上类似汽车雨刷的除尘刷就行。食物问题前面也提过了,水栽种菜种小麦、生物反应器养小球藻。废物处理问题也有很多成熟解决方案,从生物处理堆肥到超临界二氧化碳、湿法氧化等。其他沙尘危害可以开发火星优化型真空吸尘器,绝对有商家愿意倒贴钱研制竞标、免费送,毕竟那是很好的广告,在出舱活动回来后用高科技吸尘器把宇航员和舱门密封圈等都吸干净还能清理其他设备。
至于火星地表的低重力,每人每天强制一定锻炼量就行 ,同时多带相关营养补充剂、药物。还有配备专门医生搞个小医院服务火星科考基地确保人命安全。火星救援那种窘境是不可能存在的。火星气压低风没那么猛,加上基地完善多插几个舱、多几辆火星车、多几个专业人员(特别是会修设备和人体的)、多几部远程通信设备、多运物资储备等等,所以别怕放心的科考吧,火星的科考价值绝对比南极高无数倍。
火星的低温,因为火星大气稀薄气压为地球的07%左右,热对流传热低得多。所以实际上火星的保温隔热需求比南极低得多,甚至不会比西伯利亚高。
不过问题来了,离家远、任务时间长情绪可能不稳定例如担心被绿啥的,那让配偶一起去吧,经过训练包括职业培训后一起去火星基地,可以负责种菜、下厨、内务啥的科考站日常运作,让队员可以专心科考和搞基地建设。随着基地的壮大人员的增长、不停的运来更多新设备,慢慢的从科考站变成小城镇,设立政府、警察局、开矿、建厂等开始开发定居火星了,毕竟人多了杂了管理和服务、产业也要跟上。最终成为人类开发火星的桥头堡,以此为依托扩张,像藤一样蔓延。
为了更好的筹集资金提供使用率,火星科考站可以国际合作+商业化像国际空间站一样。有实力的国家可有自己的居住舱、实验室等模块,共享科考站、火星镇的服务。还有可以引入商业化给企业在火星做实验、打广告,负担不起居住舱实验室的国家和企业可以租借买实验服务。
南极麦克默多科考站居民超过1000人
只要钱给够(阿波罗那种重视程度),10年内在火星建个科考站没太大问题。问题是钱不够,于是得降低去的成本,就像90年代的大哥大手机几万一部是土豪的身份象征,大众消费不起,技术成熟了手机又强又便宜大众才用得起才能普及。能用钱解决的只能叫问题不能叫难题,像是决赛里如何让英国队战胜中国队才是真正的难题,用钱解决不了。
简单点说,并不是所有人都不敢把火星样本带回地球,至少,目前美国和欧洲航天局都计划把火星样本运回地球,而具体的时间大概是在2030年之后。从太空探索开始,统一禁止从火星带回样本,难道美国是例外?之所以之前没人干这件事,主要是因为不少人都觉得火星上的碎片有可能给地球的生态、乃至公共安全带来风险,毕竟低风险不等于风险为零。
人类为什么不敢把火星土壤带回地球?到底是在怕什么?
虽然,从目前科学家们的研究来看,火星上应该曾经被丰富的地表水覆盖,古代火星具备一定的生命生存条件,甚至有可能就是好比是地球的现在。但是,由于火星已经演化为一个寒冷而干燥的沙漠行星,不仅不再拥有活跃的地质活动,异常稀薄的大气环境、再加上沙丘和砾石遍地,这导致了火星上总是频繁的发生尘暴。
但是,即便火星的现状几乎可以排除普通意义生命存在的可能,但仍然无法确定这颗星球的土地上是否有外星微生物存在。这也是为什么从人类开始探索宇宙的时候起,就已经共同约定火星上包括土壤在内的阳本都不可以带回地球。在人类对火星阳本完全不了解的时候,这样的密闭措施是对地球和样本最好的保护。
但是,当时间来到2019年,科学家们认识到火星表面的大部分物质都难以对地球构成可预见的风险。虽然直接断言火星样本不存在生物危害,还没有百分之百地证据,但是,那些可能在地外环境中存在的生物,往往也很难直接适应地球上的环境。而且,随着科学技术的发展,科学家们对火星的了解也会更加深入,所以,之前规定火星样本不得带回地球的规定,便可以自然而然地解除了。
火星土壤是由那些物质构成的?
火星和我们的地球相隔有多远,我们可以用最近值和最远值来表示,由于两个星球都在不停的运动,所以它们的距离值一直处于不断变化的状态之中,大约每隔15年会出现一次最近55000万公里左右的距离,而它们最遥远的间隔距离则达到了4亿公里的样子。火星除了是类地行星之外,其他方面都与我们的地球存在很大不同,所以,火星土壤自然也不同于地球上的土壤。
倘若将火星和地球上的土壤进行对比:
在含铁量这个方面,火星土壤明显要比地球土壤高出不少;
火星土壤中硫的含量奇高,甚至达到了地球土壤的100倍左右;
不存在有机物的火星土壤,其中钾的含量只达到了地球土壤的五分之一左右;
由于火星土壤的元素丰度,完全不同于目前已知的岩石、或单一矿物类型,这足以说明混合物很有可能是多种矿物;
为什么火星看上去是一颗红色星球?这其实跟古代火星可能存在大量水资源和风化作用有关,星球上的含磁赤铁矿在氧化之后呈现出了黄褐色。
为什么人类老惦记火星这颗沙漠行星?
可以肯定地说,放眼整个太阳系,人类对火星生命的关注度远超过其他任何星球。之所以人类目前只登陆(载人登月任务)过月球几次,而没有登陆火星。一方面是因为目前人类的航天技术还不足以跨越如此遥远的距离,而且火星的环境比月球还要恶劣得多;另一方面,目前科学家们对火星的了解还比较有限,仅仅是该星球上是否还存在流动的液态水也存有争议。
从太阳系的整个演化来看,地球终究会在之后的时间里变得越来越不适合人类居住,我们目前所采取的保护环境的措施,主要意义只在于减缓地球变得不宜居住的趋势,却无法改变星球既定的演化规律。之所以我们如此关注火星,一方面是对地外生命的好奇,另一方面则是由于这颗星球可能在多年之后重新获得适合生命居住的条件,这便是为什么世界各国的科学家们都在研究这颗神秘的红色星球。
火星由于其存在生命的迹象,而较其他星球更受人类的关注。自1962年以来,前苏联、美国、日本、俄罗斯和欧洲共发起30多次火星探测计划。这些火星探测器帮助我们更多地了解火星和火星上的岩石。
(一)火星探测器探测火星表面岩石和土壤
火星探测器进行火星表面原位的岩石和土壤分析,“海盗号” 飞船通过X射线荧光(XRF)研究火星的土壤。“火星探路者” 的漫游车通过α质子X射线谱仪(APXS)研究火星表面的岩石和土壤。“机遇号” 和 “勇气号”火星车已经在火星表面工作了5年,对着陆区表面的岩石进行了较为详细的探测。结果显示火星表面类似于沙漠-戈壁地区,有大量玄武岩质的岩石碎块和细粒的风化颗粒所组成(图28-12)。代表性的火星岩石和土壤的成分见表28-3。
图28-12 火星开拓者号飞船拍摄到的火星表面,灰色的岩石都被红棕色的火星尘埃所覆盖
火星的表面大半个球体都被一层薄的细粒的红色火星尘埃所覆盖,“海盗号” 和 “火星探路者” 的着陆点都位于这些火星尘埃区域。海盗号和火星探路者对火星土壤的原位分析得到了相似的成分(Rieder et al,1997;Bell et al,2000),反映了火星表面的沉积物被风蚀作用而均一化。火星上无火星尘埃覆盖的岩石成分通过 “火星探路者” 的成分测试,显示为安山岩(Rieder et al,1997;McSween et al,1999),详见表28-3。
表28-3 火星探测器探测火星表面岩石和土壤成分
(二)火星岩石概论
火星陨石是目前人类获得的唯一火星岩石样品,十分稀少而珍贵。它们都是岩浆成因的堆晶岩和玄武岩,包括四种主要岩石类型:辉玻无球粒陨石(shergottites)、辉橄无球粒陨石(nakhlites)、纯橄无球粒陨石(chassignites)和斜方辉石岩质无球粒陨石(orthopyroxenites)。一些辉玻无球粒陨石为玄武岩(玄武质辉玻无球粒陨石,basalticshergottites,B-S);另一些为超基性堆晶岩(二辉橄榄质辉玻无球粒陨石,lherzoliticshergottites,L-S)(McSween &Treiman,1998),新近从玄武岩质辉玻无球粒陨石中将具有橄榄石斑晶的陨石(DaG 476、SaU 005、Dhofar 019、NWA1068、NWA 1195、NWA 2046)和EETA 79001 A单独划分出来,并定名为橄斑辉玻无球粒陨石(olivine-phyric shergottites)(Anne,2002)。图28-13和图28-14是几种火星陨石的外观照片。
图28-13 典型的火星陨石
图28-14 在南极发现的火星陨石(ALH84001)
目前回收到的陨石中,火星陨石有超过60块未成对的陨石,所有这些陨石都是岩浆岩,而且没有角砾岩(尽管火星表面多数地方也像月球一样布满撞击坑)。到目前为止,这些火星陨石中也没有发现像Meridiani平原被探测到的小面积的沉积岩。
代表性的SNCO火星陨石发现很早(Shergotty,1865年8月25日在印度发现;Nakhla,1911年6月28日在埃及发现;Chassigny,1815年10月3日在法国发现;Orthopyroxenite,ALH 84001,1984年在南极Allan Hills发现),但确定其来自火星则经过了长期的研究和争论。
早在1872年,Tschermak就认识到Shergotty陨石是在相对氧化的条件下形成的玄武岩。基于这些SNCO陨石结晶年龄年轻(除ALH84001约为40~45Ga外,其余的火星陨石的年龄≤13Ga),许多学者认为它们来自火星(McSween et al,1979a;Nyquist et al,1979;Walker et al,1979;Wasson &Wetherill,1979;Wood &Ashwal,1981)。1982年,第一块月球陨石的发现使人们相信SNCO陨石有可能来自火星。1983年,Bogard和Johnson在EETA 79001陨石(B-S)的冲击熔融玻璃中发现了捕获的Ar,Ar和其他稀有气体、N2、CO2的同位素组成和相对丰度同火星大气丰度明显匹配(图28-15,图28-16),人们才普遍认同这些陨石的火星成因。同时,Clayton &Mayeda(1983)发现火星陨石在氧的三同位素图上形成亚群,其构成的分馏线与地球岩石和HED陨石明显分离,位于TF线(地月分馏线)上方且平行于TF线。Becker &Pepin(1984)也发现氮同位素和N/Ar比值与 “海盗” 号飞船的测量结果一致,进一步证实了这些陨石的火星成因。
图28-15 “海盗” 号飞船测量的火星大气与EETA 79001玻璃的捕获气体对比(据Pepin,1985)
图28-16 火星陨石的氧同位素成分
火星陨石起源于火星的主要证据有:(1)SNC陨石(除ALH84001 )的结晶年龄很小(≤13Ga),不可能形成于小行星的火成作用,而且13Ga近似于火星Tharsis Ridge火山的年龄(Wood & Ashwal,1981);(2)EETA 79001陨石玻璃中捕获的CO2、N2及稀有气体同位素组成,以及13C、12C值同火星大气相一致(Bogard & Johnson,1983);(3)在一些陨石中发现有含水硅酸盐矿物如伊丁石、闪石存在,在ALHA77005的易变辉石的岩浆包裹体(Ikeda,1998)中发现有钛闪石,Nakhla中有伊丁石存在(Reid &Bunch,1975);(4)在一些陨石中(如ALH 84001)发现有地外成因的碳酸盐(Romanek et al,1994,1995),而已知月球火成岩及小行星火成岩陨石实际上不含碳酸盐;(5) “海盗号” 和 “火星探路者” 对火星土壤的X射线荧光光谱分析结果与Shergotty陨石的全岩化学组成相当吻合,尤其是两者的FeO含量几乎相同(分别为197%和196%);(6)高的fO2、特殊的18O/16O(△17O≈03%o)(Clayton & Mayeda,1996)和磷酸盐中高的D/H比值(Leshin et al,1996;Leshin,2000;Waston et al,1994)、复杂的REE配分模式,相似的FeO/MnO、K/La、K/U、W/La、Ga/La、Na/Al比,较其他无球粒陨石具有较高的挥发性元素含量(王道德,1995;王道德等,1999)。
(三)火星陨石的岩石学特征
四种类型的火星陨石其岩石学、矿物学特征列于表28-4。表28-5列出了火星陨石矿物模式丰度概要(体积百分数),图28-17为单偏光下橄辉无球粒陨石的显微照片,图28-18为辉玻无球粒陨石薄片中Fe元素的X射线面扫描。
表28-4 火星陨石岩石学特征
表28-5 火星陨石矿物模式丰度概要表(wB/%)
(据Meyer C,2006)
图28-17 单偏光下橄辉无球粒陨石的特征
辉石和橄榄石是火星陨石最主要的矿物相。辉玻无球粒陨石中的辉石成分变化较大,FeO含量高。橄榄石是纯橄无球粒陨石中的主要矿物相,与其他火星陨石中的橄榄石相比,Fa值最低。火星陨石中的长石因受冲击熔融作用几乎都转变为熔长石。熔长石的化学组成由S、N到C趋于富K和Na,而贫Ca。铬铁矿和磁铁矿是火星陨石的主要不透明矿物。火星陨石为全晶质的火成分异结构(图28-19),很像地球上的玄武岩,辉绿岩。
GRV 99027火星陨石为全晶质粒状结构,粒度中等(图28-20)。主要由橄榄石和辉石组成,有少量熔长石,副矿物为铬铁矿、陨硫铁和磷酸盐等。可以看出,GRV 99027为无球粒陨石,具有典型的火成分异特征,包括三种基本结构:嵌晶结构(poikilitic texture)、非嵌晶结构(non-poikilitic texture)和冲击熔融袋结构(melt pocket texture)(图28-20)。
图28-18 辉玻无球粒陨石薄片中Fe元素的X射线面扫描
SNC火星陨石的研究,提供了丰富的陨石岩相学和陨石的微量元素和同位素的大量信息。这些都是通过火星的遥感探测无法获得的。
SNC火星陨石,除了ALH84001,通常被认为来源于火星上年轻的撞击坑,反映了溅射出来的火星壳的样品偏向于年轻的岩浆岩。古老的壳可能是太易被粉碎而很难从火星上溅射并逃逸出来(McSween et al,2002)。火星飞船拍到的显示火星上普遍存在层状的堆积物,有时被解释为沉积岩(Malin &Edgett,2000)。但奇怪的是,火星陨石中并不存在沉积岩,也不存在安山岩成分的岩浆岩。然而,一些火星陨石中的盐类和粘土矿物显示火星地表或近地表的岩石由于流体或海水的相互作用而被改造(Bridges et al,2001)。随后的MarsGlobal Surveyor(MGS)采用TES光谱分析的数据(Bandfield et al,2000;Hamilton et al,2001)显示火星北半球的平原主要为安山岩,全碱-SiO2分析图解(图28-21)显示TES光谱数据(surface 2)与 “火星探路者”无火星尘组分是一致的。Surface 1的成分和火星陨石显示玄武质的成分。形成火星半个球体的安山岩是很难解释的,尤其是火星上并不存在板块的俯冲消减。尽管含水的岩浆仅需要很低的分异,但玄武质岩浆分异产生安山质熔体也是不可能的。一些证据显示辉玻无球粒陨石的岩浆在喷发前含有一定量的水(McSween et al,2001),但这个假说仍然存在很大争议。
图28-19 DaG 476火星陨石(olivine-phyricshergottites)背散射电子图像典型火成分异结构,异变辉石(Pgt)和熔长石(Msk)组成典型的玄武结构,橄榄石(Ol)以斑晶形式镶嵌在玄武岩相中。其他矿物相:Chr为铬铁矿;To为陨硫铁
图28-20 GRV 99027火星陨石(lherzolitic shergottites)的背散射电子图像
火星陨石的地球化学特征反映了火星幔的源区特征,但其成分会在岩浆上升和侵位过程中,由于分离结晶作用,有时还有同化混染作用的影响而发生改变。SNC火星陨石不亏损Fe和其他一些亲铁元素,且含有很高的Mn和P丰度,但这些陨石相对地球上岩石贫Al,这在火星土壤和火星探路者探测到的无火星尘的岩石中都有反应。
图28-21 火星火山岩样品的化学分类图解
(四)火星陨石的研究内容和研究意义
目前,火星陨石的研究内容主要包括:(1)火星陨石的分类学、岩石矿物学、化学组成、磁性、光谱特征;(2)火星陨石的物质源区、熔融分异作用、母岩浆成分、热变质作用、冲击效应、辐射记录和效应、次生蚀变等;(3)放射性、宇生同位素组成及年代学、稳定同位素(H、O、S、C、N)及其他同位素组成(Xe、W、Hf、Re-Os);(4)火星陨石同地球岩石、月球陨石及其他类型陨石的对比研究;(5)火星壳-幔-核的组成、结构、性质及岩浆活动,火星大气圈的组成和演化、火星大气圈和水圈、岩石圈的相互作用;(6)火星上可能存在的生命遗迹等。
当前国际上对火星陨石的研究存在的主要问题包括:(1) 目前没有直接取自火星的岩石样品,只能通过对火星陨石的研究,揭示火星的物质组成、结构及岩浆演化规律。人们回收到的火星陨石数量很少且大部分为堆积岩,某些岩石类型相同的火星陨石又具有基本相同的溅射年龄(N陨石约为11Ma,L-S陨石约为4Ma),很可能是同一撞击事件的产物,因而火星陨石所代表的火星表面区域极少,限制了人们对火星的物质组成和母岩浆成分及演化规律的认识。(2)利用火星陨石中的低温蚀变矿物(如含水矿物、粘土矿物、碳酸盐、硫酸盐等)研究火星表面的热液体系和蚀变作用,并能为火星大气的演化提供线索,但目前几乎全部工作都集中于ALH 84001,对其他火星陨石的次生矿物缺乏相应的系统而深入的研究。(3)火星陨石自火星上溅射出来而降落至地球上需要克服火星的强大引力,因此,大部分火星陨石都经历了非常强烈的冲击变质作用,研究火星陨石时需要扣除叠加在岩浆作用之上的冲击变质影响,但有关火星陨石冲击效应的研究,目前主要局限于少数几个陨石,对火星表面冲击变质作用的研究有待于进一步的工作。(4)同位素年龄的测定提供了火星陨石形成和演化的时间标尺。某些同位素体系(如K-Ar、Rb-Sr等体系)由于受到强烈的冲击变质作用而发生重置,造成同位素年龄的解释长期存在争议。(5)火星生命的争论是当前火星陨石研究和火星探测的焦点。ALH 84001陨石中存在有古老生命痕迹的证据,如低温碳酸盐瘤体、生物膜、PAHs等,但热水溶液的实验模拟(Golden et al,2000;McSween et al,1998)已经观察到Mg、Ca碳酸盐发生无机沉淀可以产生ALH84001的碳酸盐瘤体。(6)对火星陨石的反射波谱研究,将对正确解释火星探测器和飞船的大量遥感数据有重要的参考价值。
火星上的土壤像极了被风化的土壤,土壤中并没有各种微生物、蠕虫或其他腐植混在其中。2016年,研究人员在模拟的火星土壤中,种植了萝卜、番茄、豌豆、韭菜、菠菜等农作物。
其产量仅仅只是低于地球土壤中的产量。更有意思的是,他们用月球模拟的土壤做了相同实验,发现月球模拟的土壤种植出来的农作物产量大约只有地球土壤种植产量的一半。
但这些植物仍然在生长,唯有菠菜无法生长。在这个实验中为了使火星土壤更加的肥沃,研究人员额外添加了有机物质到土壤中,并且为土壤松土,让水分充分进入植物根部。这样做是为了防止使植物停止生长。
《科学家认为火星可能藏有大量地下水》 科学家们对“火星快车”探测器传回地面的数据资料所作的最新研究发现,火星确实存有大量的水。这是人类自20世纪60年代以来在探测这个地球外邻星的征途上取得的一项重要成果,对以后发射航天器考察火星和未来送人登陆火星都有重大意义。 先进雷达提供证据 用航天器探测火星,赋予其重要任务之一就是寻找火星水。为此,欧空局的“火星快车”探测器携带的七种科学仪器中,有五种是用来找水的。其中的可见光与红外矿物测绘光谱仪OMEGA、行星傅立叶光谱仪PFS、紫外与红外大气光谱仪SPICAM和高能电性原子分析仪ASPERA四种仪器是用光谱学的方法探测水的,它们同美国的“勇气”号和“机遇”号一样,只能提供间接证据,且难于了解地表以下的情况。唯独其装备的火星地下分层与电离层探测雷达MARSIS性能不同,可以穿透到火星地表以下几公里的地方,至少能探测出地下1公里内的物体。 火星地下分层与电离层探测雷达的主要目标是研究火星的地下分层结构和火星大气中的电离层,重点是找到地下水的位置及含量。它采用01-54兆赫的频率向火星发射功率最高达100瓦的射电脉冲,脉冲宽度为914微秒。火星电离层、地表以及地下不同层次的结构均会以不同方式反射电波,因此通过对其收到的回波的分析,可以分辨出各个层结的特性及主要成分,如岩石、砂砾、干冰、水冰等。电波的穿透深度亦取决于火星地下成分。这种探测方法的水平分辨率为1371公里,垂直分辨率可达百米级。由于水对电波的吸收极强,如果火星地下存在着水,科学家们就能从回波的突然减弱中判读出来。 实际上,该种技术已在地球上多次使用,其探测结果也均已被实践所证实。日前,“火星快车”已在火星上空250公里至800公里高度上用这种雷达对火星地下1公里深处进行了探测,并将获得的回波数据资料以无线电信号发回了地球。欧空局的专家们正是在研究分析了这些资料以后,才得出了火星上确实存在着水的结论。 既有流动水也有冰层 德国天文学家拉夫陶曼称,有证据显示,火星上曾有大量的冰在激烈的火山喷发中融化成水,并储存在火星地表深层,相信有90%的流动水是在地表下面掩藏的。欧空局火星项目分析专家米歇尔康亦指出,在火星赤道附近也发现了冰的痕迹,痕迹长度达200公里。还有的报道称,火星表面存在大片水域,面积可达直径250公里。 此外,在火星北极地区的地层表面下约1公里的地方还发现存在着冰冻层,且冰冻层中固态水的纯洁度相当高,只有2%的杂质,几乎可以称得上是真正意义上的“纯净水”。负责研制和管理火星地下分层与电离层探测雷达的意大利科学家皮卡迪教授说,从已发现的这个冰冻层再往下,是与固态水冻结在一起的泥沙层,形状犹如水泥,而冰冻层内部的温度大概低于零下33摄氏度。 其实,自2003年12月24日开始环绕火星运行以来,“火星快车”上的其它科学仪器早就发现火星拥有冰冻水。早在2004年1月23日,欧空局就发布公告称,“火星快车”仪器对火星南极上空水蒸气分子进行了分析,确认该地区存在着水冰,且未被干冰全部覆盖。同年3月17日,法国空间天体研究所称,“火星快车”发回的光滑影像显示,火星南极有3个区域中明显含有水冰。2005年2月22日,欧洲专家们指出,通过对“火星快车”传回的照片的分析,在火星北纬5度、东经150度的名为“极乐世界”的平原发现了一处冰冻水域。冰海平均厚度达45米、长度900公里、宽度800公里,覆盖了72万平方公里的面积。上述发现,虽然比不上雷达探测这么准确,但是仍然可以起到互相印证的作用。 水中可能存活生命 水是孕育和存活生命的重要条件。既然火星地表下面储有流动水或者湖泊,那么其中就极有可能存在着生命。用地下分层探测雷达发现的深藏在地球南极冰盖以下3公里的沃斯托克湖中活动着水生物就是明证。以前有的专家就曾作过论述,如果在火星地下发现了储藏的液态水,就可用以此类推的方法,断定其存活着生命物质。 今年2月23日,美国航宇局马歇尔航天飞行中心的专家理查德胡佛在一份研究报告中就曾说,在阿拉斯加州福克斯镇新发现的一种约于3万年前进入冰冻状态的生命形态显然一直活着,因为一旦解冻就开始游动。鉴于在此前一天欧洲专家宣布火星赤道附近有冰海且被一层灰尘覆盖着,胡佛认为,这层灰尘受到阳光照射时,有可能将热量传递到冰层,从而产生地表下的水层。他说:“那些水层是微生物活动的理想区域,这片冰海的存在意味着火星上存在生命的可能性大大增加”。同时,他还认为,阿拉斯加冻土中发现的活细菌提出了另一种可能性:单细胞形成的动态生物可能还活着,冻存在火星冰海中。目前的最新发现,确实证明火星赤道附近存有200公里长的冰痕,说明胡佛的推论仍然具有重要的参考价值。 综上所述,不难看出,“火星快车”用先进探测雷达所做出的最新发现,不仅表明火星上有液态水、冰冻层和冰海,其中可能存在生命,而且为寻找火星生命提供了前所未有的宝贵线索和便捷途径。不用说,火星水源的发现,对本世纪30年代人类选派航天员登陆火星并进而设法利用火星水资源等都具有重要作用。
在外太空的八大行星中,地球是最特别的,孕育出了生命,虽然现在人们对于外太空是否存在生命也没有确定的结果,毕竟目前的科学科技还无法完全探索外太空的世界,而后来人们来到了火星的表面,发现这与地球的相似度很高,但是土壤和地球并不一样,可能含有大量微生物病毒,目前带回地球是无法孕育出生命的。
首先我们生在地球对于地球的土壤都是知道的,这是可以孕育出生命的,比如花草树木庄家等等,而后来宇航员成功到达了火星的表面,看到了火星的土壤,也发现了火星表面残留有着水和有机分子,这点来看的话其实很有可能火星曾经孕育有生命,但是这只是推测而且是曾经很久之前,经过这门久的时间,这里面的突然很有可能携带着有病毒微生物,而且还是外太空下成长的病毒微生物,这样的土壤和地球的土壤肯定不一样。
我们都知道辐射不仅对于人的伤害很大,对于动物植物庄家的伤害也是巨大的,而地球上的土壤最起码来说是没有经历辐射的,而火星的土壤可是天天经历着外太空恐怖的高辐射,这一点来看两者的成分就已经有着绝对的变化,辐射会知道基因突然,曾经发现到火星表面有着水和有机分子推测以前有过生命,那么土壤中应该是含有生命的,经过这门多年的辐射,肯定会发生基因突变。
这样的不确定因素导致火星的土壤宇航员都不敢带回国家研究,风险系数太高,而且肯定放在地球上这样的土壤条件,地球上的植物是无法存活的,根本无法抵抗其中的基因突变因素,还很有可能最后毁灭植物庄家等,所以无法孕育植物。
火星上的红色风化层完全有可能也是在类似的条件下形成的。火星之所以是红色的,是因为在其表面上覆盖了一层锈蚀着深成岩的厚厚的“铁锈”。令人惊诧的是,中世纪的炼金术士们早就把火星的天文符号当做铁的象征。
一般来说,“铁锈”——星球表面的氧化层——在太阳系里极为罕见,仅存在于地球和火星上。在其他行星和其众多的巨大卫星上,甚或在那些被认为存在水(冰态)的星球上,深成岩实际上几十亿年来始终保持着不变的样子。
被飓风吹扬的火星红色沙尘是深成岩的部分风化层。地球上现今这类沙尘经常受到在非洲和印度的土路上驾车行驶的司机们的咒骂。地球在上几个地质时期尚处在温室气候下,那时诸如地衣一类的植物像一层红色的壳覆盖在全部大陆的表面。因此,红色沙砾和黏土在所有地质时期的沉积层中都可以发现,地球上的红色泥土总量极大。
为什么火星是红色的?这种血红色从何而来?应该说,像血一样的红色是由大量的铁氧化物造成的。铁氧化物使血液呈红色,夹杂着沙土和尘埃的三价铁氧化物覆盖着火星的表面。苏联和美国的宇宙探测器在火星的荒漠上实现了软着陆,并向地球发回了火星那布满红色铁沙和岩石的平原的彩色图像。火星大气虽然非常稀薄(相当于地球上空30千米的大气密度),但风沙暴异常强烈,因此天文学家有时数月不能观察到这颗星球的表面。
火星上的红色风化层完全有可能也是在类似的条件下形成的。火星之所以是红色的,是因为在其表面上覆盖了一层锈蚀着深成岩的厚厚的“铁锈”。令人惊诧的是,中世纪的炼金术士们早就把火星的天文符号当做铁的象征。
一般来说,“铁锈”——星球表面的氧化层——在太阳系里极为罕见,仅存在于地球和火星上。在其他行星和其众多的巨大卫星上,甚或在那些被认为存在水(冰态)的星球上,深成岩实际上几十亿年来始终保持着不变的样子。
被飓风吹扬的火星红色沙尘是深成岩的部分风化层。地球上现今这类沙尘经常受到在非洲和印度的土路上驾车行驶的司机们的咒骂。地球在上几个地质时期尚处在温室气候下,那时诸如地衣一类的植物像一层红色的壳覆盖在全部大陆的表面。因此,红色沙砾和黏土在所有地质时期的沉积层中都可以发现,地球上的红色泥土总量极大。
火星上是有土的
但是是否适宜我们人类生存这还得要看科学家们进一步研究!
下面是相关的一些资料,可以看看:
火星
火星是八大行星之一,按照距离太阳由近及远的次序为第四颗。肉眼看去,火星是一颗引人注目的火红色星,它缓慢地穿行于众星之间,在地球上看,它时而顺行时而逆行,而且亮度也常有变化,最暗时视星等为+15,最亮时比天狼星还亮得多,达到-29。由于火星荧荧如火,亮度经常变化,位置也不固定,所以中国古代称火星为“荧惑”。而在古罗马神话中,则把火星比喻为身披盔甲浑身是血的战神“玛尔斯”。在希腊神话中,火星同样被看做是战神“阿瑞斯”。
火星表面的土壤中含有大量氧化铁,由于长期受紫外线的照射,铁就生成了一层红色和**的氧化物。夸张一点说,火星就像一个生满了锈的世界。由于火星距离太阳比较远,所接收到的太阳辐射能只有地球的43%,因而地面平均温度大约比地球低30多摄氏度,昼夜温差可达上百摄氏度。在火星赤道附近,最高温度可达20℃左右。火星上也存在大气。其主要成份是二氧化碳,约占95%,还有极少量的一氧化碳和水汽。
火星比地球小,赤道半径为3395公里,是地球的一半, 体积不到地球的1/6,质量仅是地球的1/10。火星的内部和地球一样,也有核、幔、壳的结构。
火星的自转和地球十分相似,自转一周为24小时37分226秒。火星上的一昼夜比地球上的一昼夜稍长一点。火星公转一周约为687天,火星的一年约等于地球的两年。
火星有两个卫星。靠近火星的一个叫火卫一,较远的一个叫火卫二。由于火星在希腊神话中被看做是战神阿瑞斯,所以天文学家以阿瑞斯的两个儿子——福波斯和德瑞斯命名它的两颗卫星。
火星是地球的近邻。它与地球有许多相同的特征。它们都有卫星,都有移动的沙丘、大风扬起的沙尘暴,南北两极都有白色的冰冠,只不过火星的冰冠是由干冰组成的。火星每24小时37分自转一周,它的自转轴倾角是25度,与地球相差无几。
火星上有明显的四季变化,这是它与地球最主要的相似之处。但除此之外,火星与地球相差就很大了。火星表面是一个荒凉的世界,空气中二氧化碳占了95%。浓厚的二氧化碳大气造成了金星上的高温,但在火星上情况却正好相反。火星大气十分稀薄,密度还不到地球大气的1%,因而根本无法保存热量。这导致火星表面温度极低,很少超过0℃,在夜晚,最低温度则可达到-123℃。
这是美国宇航局海盗号环绕器拍摄的火星全球照片。图中可以清晰地看到巨大的“水手谷”。水手谷长约4000公里,深度约8公里。(USGS)
火星的内部结构图。火星的内部结构与地球相似,都有壳、幔和核,但由于数据不完全,火星核的组成和大小仍然未能确定。
火星表面的景色。这是由着陆在火星表面的探路者号探测器拍摄的。远处可见名为“双子峰”的火星山峰。(NASA)
火星表面纵横交错的河床。这些河床已经干涸,但它们可能是在远古时期由大量的洪水冲刷形成的。
火星表面扬起的大范围沙尘暴。这次沙尘暴生成于火星南极附近,影响范围约有数百公里。
这是美国宇航局的海盗2号探测器拍摄的火星南极地区的片状地貌。这些条纹是由冰和沉积物构成的。
火星被称为红色的行星,这是因为它表面布满了氧化物,因而呈现出铁锈红色。火星表面的大部分地区都是含有大量的红色氧化物的大沙漠,还有赭色的砾石地和凝固的熔岩流。火星上常常有猛烈的大风,大风扬起沙尘能形成可以覆盖火星全球的特大型沙尘暴。每次沙尘暴可持续数个星期。
火星两极的冰冠和火星大气中含有水份。从火星表面获得的探测数据证明,在远古时期,火星曾经有过液态的水,而且水量特别大。这些水在火星表面汇集成一个个大型湖泊,甚至是海洋。现在我们在火星表面可以看到的众多纵横交错的河床,可能就是当时经水流冲刷而成的。此外火星表面的许多水滴型“岛屿”也在向我们暗示这一点。
火星表面有一条巨大的“水手谷”。这是一个长约4000公里的巨大峡谷,它是在远古时期的洪水和火山活动的共同作用下形成的。火星上的巨大火山——奥林匹斯山高约2万7千米,是地球最高峰珠穆朗玛峰高度的三倍。它是太阳系中最高的山峰。火星有两个微小的卫星,直径都不到80公里,看起来更象是被俘获的小行星。
一直以来火星都以它与地球的相似而被认为有存在外星生命的可能。近期的科学研究表明目前还不能证明火星上存在生命,相反的,越来越多的迹象表明火星更象是一个荒芜死寂的世界。尽管如此,某些证据仍然向我们指出火星上可能曾经存在过生命。例如对在南极洲找到的一块来自火星的陨石的分析表明,这块石头中存在着一些类似细菌化石的管状结构。所有这些都继续使人们对火星生命的是否存在保持极大的兴趣。
质量
6421e+23 kg
赤道半径
3,3972 km
平均密度
394 gm/cm3
平均日距
227,940,000 km
自转周期
246229 小时
公转周期
68698 天
赤道地表重力
372 m/sec2
赤道逃逸速度
502 km/sec
最低地表温度
-140 ℃
平均地表温度
-63 ℃
最高地表温度
20 ℃
大气压力
0007 bars
大气组成
二氧化碳 9532%
氮 27%
氩 15%
氧 013%
一氧化碳 007%
水 003%
其他 0000291%
1976年,美国海盗1号和海盗2号火星探测器首次成功登陆火星,传回了数万张照片。那次飞行没有找到火星上存在生命的证据。但是,美国地质学家舒尔策马库赫却公布一份论文说,当时探测器可能事实上已经找到了火星生物,但是由于火星生物的形态与地球生态的形态截然不同,以至于人们根本没有意识到他们的存在,人类探测器向火星的土壤里倒水,这可能把火星上那些以另外一种细胞也存在的生命淹死。此外,人类探测器还加热了土星土壤, 这可能又把火星微生物给烤死了。
^_^!!!
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