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科学松鼠会

让我们剥开科学的坚果

 
 
 

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什么是科学松鼠会? 我们认为,对于部分人来说,科学就像一枚枚难以开启的坚果,虽味美却不易入口。 我们希望自己能够像松鼠一样,打开科学的坚硬外壳,将有营养的果仁剥出来,让人们能够领略到科学的美妙。 我们试图让科学传播并且流行起来。

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这个男人来自火星   

2012-06-21 15:59:57|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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本文作者:花栗鼠习作

FIG-2-olympus-U.S. Geological Survey.jpg

作者:田小森

看过《这个男人来自地球》之后一直感慨编剧鬼斧神工的掌控力,一成不变的场景和固定的人物,在一间偏僻的小木屋里通过对话将一个不可思议的故事一层一层的剥开。如果一个男人活得足够久,我们当然可以尝试着从他那里探知在过去的时间中地球都发生了些什么,如果让一个男人来自火星,你又会想从他那里知道些什么?

在过去的几十年中,除了已经留有人类足迹的月球之外,我们对火星的关注也随着多次的无人探测器的成功发射而变得更加深入。对于它的关注,不仅仅是由于它离我们更近,而且在太阳系的八大行星当中,除了那些目前在距离上难以企及的天王星海王星之外,其他的行星不是太热(金星)就是太冷(土星),亦或是温差太大(水星)或整个星球仅由气体构成(木星),想要在这样的环境中找一个像样的生物出来,除非如来佛祖把孙大圣放逐到那。剩下的那颗离地球最近,直径只有地球一半,质量不到地球五分之一的火星就被寄予了深深的希望。虽然在目前的观察中,没有在这颗由稀薄的二氧化碳组成大气的红色星球上找到现存的生命,但人类一直寄希望于在它某个角落或是岩石记录中找到生命的迹象。

FIG-1-八大行星.jpg

【图1:太阳系的八大行星示意】

足以令人震惊的是,维京号探测器在1999年传回了关于火星地表形态的完整数据,它让我们看见在火星上存在着和地球表面迥然不同,但似乎存在某种联系的地形。火星上,南北高差差异分布,北部主要是平坦而少有陨石坑的平原低地,而南部则主要是高差明显的山地和陨石坑。在火星赤道附近,耸立着迄今人类能在太阳系中看到的最高山——奥林匹斯火山,它的高度足有喜马拉雅的三倍,而在南部高原最北端出现的马里勒雷斯大裂谷,长度也足以横贯中国版图,它的深度则是中国三峡和美国大峡谷所不能比拟的。

FIG-2-olympus-U.S. Geological Survey.jpg

【图2:奥林匹斯山示意-NASA】

FIG-3-Mars_Valles_Marineris.jpg

【图3:马里勒雷斯大裂谷示意-NASA】

科学家们好奇于火星的地形分布,首先尝试着去解释为什么在火星的北部地形更低而少有陨石撞击坑的存在,南部布满了陨石撞击的坑洞。海洋——是他们首先可以推想到的可能:可以想象,当大量陨石没有因为大气摩擦生热烧蚀掉而直接与地面碰撞的场景,在没有海洋的陆地上,陨石直接撞击出大小不等的坑洞,而在有海洋保护的地方陨石则无法对火星的地形造成直接的破坏,它们被海水冷却和缓冲后变得不再那么有破坏力。这个假说不仅符合火星的地形分布和地表特征,“海洋”的出现也让更多的人为之振奋,因为回顾地球上生命诞生的旅程,海洋是生命的温床,是它孕育了简单的蛋白质并在长期的演化过程中形成初级生命并演化至今。

FIG-4-火星全景示意.jpg

【图4:火星全景示意 自Maria T. Zuber,2001】

当然,除了建立在观察资料上的推测,科学家们还在火星表面找到了极地白冠和类似于流水作用形成的树状河流的记录。科学家们一致认为位于火星南北两极的白冠是火星上存在水最有力最直接的证据,而那些类似于地球上溪流冲刷形成的树枝状地形也极有可能形成于火星演化早期丰富的大气降水,大量的雨水逐步汇聚形成河流并向低地流动,冲刷侵蚀后留下树枝状的地形。从远处宏观观察到的这一切都在一遍一遍的告诉我们,火星上可能是有水的,有水也就有了生命最坚强的基石。

FIG-5-极地白冠.JPG

【图5:极地白冠示意-NASA】

FIG-6-树状河流.jpg

【图6:树状河流示意-NASA】

对比一半火星探测器都以失败告终的惨痛事实,勇气号和机遇号探测器无疑是幸运的。设计只有90个火星工作日的探测器在2004年先后成功登陆火星后至今仍然在工作,他们就像地质先驱一样在一片陌生的土地上通过携带各种探测仪器的机械手段对火星表面进行最直接的探测,并将相关数据及时的传回地球。

整个的探索过程也是困难重重并且激动人心。通过探测器的全景摄像仪,我们就像是让自己亲身去探访了火星一样,火红色的岩石地表让人觉得和地处约旦西南部的月谷有着极为相似的特征,干燥,荒凉,极目望去尽是红色的砂石。这样的地方应该除了失望就是绝望,一点也不像是生命的绿洲所应该有的样子。但就是在这样的荒漠中,它的磁场又再一次引起了大家的注意。

与地球大致均匀两极较强的磁场分布特征不同,火星的磁场表现出局部强磁场而其余地区仅是了胜于无的特点。这让科学家们有些犯难,如果说由于火星体积较小,在演化过程中可能快速冷却,仅在火星核部和火星幔下部地区的小范围内保留活跃的岩浆作用,那么火星的磁场记录应该是相对均匀分布的,像这样的差异到底是怎么形成的呢?

FIG-7-magnetisim-map-NASA-JPL.jpg

【图7:磁场异常示意-JPL】

加州大学洛杉矶分校的尹安教授曾仔细观察和研究过由火星探测器所发回的相关资料,他认为,火星上的磁场的分布特征提供了一扇重新认识火星的大门。在火星上的强磁场区,如果观察仔细,会发现它们也呈条带状分布。这和在地球上的洋中脊处观察到的洋壳板块增生所形成的条带状磁场有着异曲同工之妙。也就是说,从某一个侧面理解,这与之前科学家在火星上所取得的认识不同,板块构造作用在火星上也是占有着主导作用的。当然这样的观点从单独的地磁异常的证据来推导并不足以宁人信服,他还列举了奥林匹斯火山侧翼山脊和断崖都有可能是构造冲断作用所引起的,链状分布的塔尔西斯火山可能和夏威夷群岛一样是由于地幔柱作用形成等。

与火星缺乏板块构造运动,并且其地表形态在20亿年以前就与现在相似的主流观点不同,尹安教授的观点让火星变得更加适合地外生命的存在,因为活跃的板块构造作用可以促进物质交换,特别是像生命必须的碳循环等都不同程度依赖于板块构造作用。当然,我们不能因为哪种理论更有利于外星生命的存在就偏向于那种理论,只是多样的理论可能让我们可以用更多方位的视角去观察一颗行星,而不至于固步自封井底观天。

2008年时,NASA的凤凰号已经成功登陆火星的北极,而中俄合作的萤火一号则在2011年出师未捷,好奇者号目前正蓄势待发,在加州一片浩瀚的沙漠中为更深入的火星探测做足了准备功夫。我们则希望在不久的将来“萤火二号”能够成功登陆火星,这不仅让我们在太阳系中跨出新的一步,也像是在实现儿时仰望星空的梦。

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