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回顧:兩大證據暗示火星已被鎖死?除二氧化碳不夠外,還有致命一點

2024-06-25科學

綜述

從懵懂的無知到開始認識到真實的世界,人類花了上千年的時間。曾經的人們認為天圓地方,地球是宇宙的中心, 太陽、月亮、行星和宇宙 都是圍繞著地球而存在的。後來歐洲文藝復興時期,哥白尼提出了 「日心」說 ,認為太陽才是宇宙的中心,地球圍繞太陽而存在。

直到現在,隨著科技的發展,人類對宇宙的觀察也越來越深入,我們的目光深入到了遙遠的星系中,就連小孩子也已經知道了,我們所在的地球只不過是一顆環繞太陽的普通行星,而太陽所在的太陽系,也只是銀河系的一個偏僻小角落,更別提在浩瀚無垠的宇宙世界中,銀河系的存在放在宇宙中也不過如同一滴水之於大海般渺小。

可觀測宇宙的宏大

而對於外星生物,人類也同樣充滿著期待。早在科技並不發達的1877年,義大利的天文觀測者 夏帕雷利 利用並不清晰的望遠鏡,在火星上發現了又細又直的線條構成的 網狀系統 ,他將這些線條稱為「 溝渠 」,轉譯成英文時,又特意被譯為了「 運河 」。

後來同樣認可夏帕雷利這個觀測的外交官 洛厄爾 對此又進行了自己的解釋,他認為 火星上面存在著智慧的生物 ,而這些「運河」就是這些生物創造出來的運河網,因為火星缺水,它們需要將水引到赤道附近的棲居地。

雖然後來火星探測車登陸火星,證明了火星並不存在運河,也沒有任何生命的蹤影,但是仍然有人堅信火星曾經出現過生命,並且在未來能夠成為人類的第二個居住星球。

火星

而隨著經濟和科技的發展,地球資源的不斷減少,以及航天技術的進步,人們開始提出了關於「 火星能否居住 」的問題。那麽,火星是否能夠成為人類的第二個生存地嗎?對此,我們先來認識一下火星。

火星是什麽?‍

火星是離太陽第四近,也是太陽系中大小排第二的行星 。火星地表為氧化鐵,也就是赤鐵礦,因此外表呈現橘紅色,而在古代,地球上的人們因為火星的顏色,予以了它各種美好的象征。

在歐洲,古時候的人們將它叫做「 瑪爾斯 」;古羅馬神話中,火星則是「 戰神 」;而在很久以前的中國,當時的人們根據火星的特點,將它叫做 「熒惑」 ,意思是 「熒熒如火、亮度與位置變化甚大使人迷惑」

太陽系中火星的位置

在地球上,人們能夠憑借肉眼見到火星,它的 亮度只比太陽、月亮和金星暗一些 ,它的公轉與自轉同地球類似,火星也擁有著四季,只是季節長度不同,約為地球的 兩倍

火星的軌域受到太陽系其他天體的影響而在不斷發生變動,它與地球之間的最短距離也在逐漸減小,但是由於火星周圍並沒有巨大的衛星,比如地球上的月球一樣,來維持自轉軸的傾角,也因此, 火星上並不存在潮汐作用這種月球帶給地球的能量。

火星的自轉周期不會被拉長,變化比較小,所以對於火星和地球來說,它們的自轉周期類似,也只是暫時的現象而已。

火星與地球在太陽系的運動軌域

第一個證據‍‍‍

關於火星上面能否令人類居住,早前人類探測的兩大證據已經暗示了其被鎖死的未來,畢竟人類的生存需要重點考慮兩個因素。

其中之一就是

事實上,科學家們經過研究發現,在30億多年前的火星非常可能擁有著與地球類似的環境,它的外部有著 大氣層 ,表面也極有可能出現過 液態水 ,而且數量不少,甚至還可能有過 大片海洋

2016年3月美國國家航空暨太空總署的相關人員提出,早期的火星曾受到小行星連環撞擊,然後星球內部的水來到了表面,形成了海洋。

「機遇」號漫遊者 發現了火星上的多邊形裂縫,這些極有可能表明出 ,被發現裂縫的地方曾是海洋的邊緣所在 ,而在地球上,裂縫的存在是需要水蒸氣的。

火星裂縫

又比如2015年3月,科學家表示火星表面曾經 含水量超過了現在地球的北冰洋 ,同時美國國家航空暨太空總署相關人員指出,他們發現火星的北半球曾被深度達到 1英裏 的水體淹沒,並且在大約 12億年前 都還有著非常多的水體;

2019年10月,美國「好奇」號火星車在火星的隕石坑發現的沈積物表明,這個隕石坑裏曾經有過 鹽水湖 ,並且顯示出的氣候波動,令火星的氣候從水潤溫暖,變成了現在的幹燥和寒冷。這些都證明了火星上液態水的存在。

只是後來火星內部慢慢變得冷卻,由於火星的 品質和體積 不像地球那麽大,不能擁有地球一樣的磁場,又在強大的太陽風幹擾下,大氣層慢慢散逸,地表的液態水隨著蒸發來到空中,沒有大氣層的保護,只能消失在太空中,變成了如今我們看到的火星的樣子。

火星上的季節性冰凍湖

那麽火星上能夠有液態水嗎?

義大利的一個科研團隊透過雷達數據的顯示,發現火星南極冰蓋地區訊號出現異常,因此他們有了一個驚人的發現—— 在火星的南極冰蓋下大約在1.5千米的地方,居然存在一個液態水湖

生命的存在缺少不了水源,而火星上的液態水,也使得火星具備著支撐生命存活和發展的條件。

火星南極冰蓋地區的溫度遠遠低於冰點,大約在 零下68℃ ,水中或許含有類似於防凍劑一樣、存在於火星巖石中的金屬鹽,比如 鈣、鈉 等元素,再加上冰蓋本身存在的壓力,讓液態水湖中的水在如此低的溫度下能夠保持液體形狀。然而這個液態水湖的水可能混合著 高氯酸鹽 的濃鹽水,並不像地球上的水那麽幹凈。

火星南極冰區域的液態水湖

第二個證據‍‍

除了液態水,還有個因素就是 大氣

大氣是在包圍在地球周圍,聚集的一層厚厚的空氣,它是 由多種瓦斯混合而成 的, 99.96% 的含量是 氮、氬和氧

人類生活在地球大氣之下,就像魚生活在海裏,人類無法離開大氣,或者說,地球的生命離不開大氣。

相比於地球,火星上的大氣層非常稀薄,密度只有地球的 1%左右 ,並且表面的平均溫度很低,約為零下 55℃ ,二氧化碳和水很容易在這個溫度下被凍結,而且由於火星上缺乏板塊運動, 火星的二氧化碳無法從含碳的巖石中轉化為瓦斯,這些也就導致二氧化碳無法迴圈到大氣中,生成溫室效應。

火星大氣層十分稀薄

有人提出,如果將火星目前的二氧化碳儲備和含碳儲備都轉化成二氧化碳,是否可以成為大氣層呢?

二氧化碳屬於溫室瓦斯 ,火星如果擁有著充足的二氧化碳,那麽就能給火星保溫,從而使得火星上的液態水穩定存在。

事實上,火星上的確存在著 溫室效應 ,但是由於地表大氣稀薄,這種效應並不強烈,作用很低,而火星的溫度很低,二氧化碳含量也並不充足,因此無法形成像地球上的溫室效應現象。

火星雲層由二氧化碳凍結而成

2018年,【自然】雜誌上的一篇文章提出:

「以人類目前的科技水平,即使把目前可火星上所有的含碳儲備全部轉化為二氧化碳瓦斯,可能也遠遠不足以讓火星達到宜居星球的標準。」

這篇文章透過對20多年以來,人類在火星上發送的探測器所得到的數據,利用前人的研究方法,對火星上的二氧化碳來源進行了再一次的梳理。

第一個潛在的二氧化碳儲備是在 南北兩極 ,因為火星和地球的自轉軸傾角相似,火星上也有著南北兩極冰蓋,而 這些冰蓋下就儲存著豐富的固態二氧化碳

但是透過計算,不管是把冰蓋中的固態二氧化碳全部轉化為瓦斯,還是埋藏在極區地下的固態二氧化碳,理論上全部釋放的話 含量較為充足 ,但是根據事實而言,根本用不了。

火星上南北極常年覆蓋冰層

第二個是火星表層的 風化層 ,這些風化層厚度變化很大,其中的顆粒物質能夠吸附一定量的二氧化碳,不同的礦物種類吸附的能力也不同,比如玄武巖 每克能夠吸附0.002克二氧化碳 等,但是這些風化層的二氧化碳加起來,總量也並不是很多。

第三個火星上的 碳酸鹽沈積物 ,這些可能是早期的時候,火星大氣中的二氧化碳進入巖石,反應後成為了二氧化碳另一種形式的儲藏庫。

但是由於目前的技術問題,人類對於火星上碳酸鹽沈積物的探測並不成功,而且也很難對其進行挖掘和使用,就目前發現的碳酸鹽沈積物並不多,轉化成二氧化碳後的總量也只是比風化層多一點。

火星沈積物

而這三種儲備全部加起來,也不過只是地球上的大氣壓的 10%

而火星上的大氣長期受到 太陽風 的侵擾,以及並不具備的磁場保護,這些二氧化碳一旦被釋放,就會不斷湧入太空,更別提根據目前的技術而言,以上的二氧化碳儲備並不能得到百分百的利用率, 只有一部份可以變成瓦斯回到火星大氣之中

也因此可以表明,火星上除了二氧化碳含量太少,還有個致命問題就是 磁場 ,火星上的磁場大概在30多億年以前,隨著火星內部的冷卻而遭到毀壞,這也使得太陽風能夠肆意襲擊火星,同時大氣的水蒸氣也被分解消失在宇宙中。

火星磁場已被摧毀

因此,如今的火星沒有磁場的保護,哪怕有再多的二氧化碳,也都會被逃去太空的,只有先在火星上造出磁場,保證不受太陽風的幹擾,才能逐漸擁有火星上生活的條件。

火星的未來‍

根據以上的兩個證據,我們能夠充分地認知到,火星上的海洋可能很長時間內都不會出現。但是根據科學家研究表明,在太陽系中,除了地球以外 ,最能提供生命生存環境的就只有火星 了。

它不僅處在可居住區,而且大小品質,自轉公轉都與地球相近,周圍的外部環境也較為穩定,並且透過探測器發現火星很久以前也存在過較為適宜的環境。

也因此,即使面臨著火星上液態水缺乏和大氣難以形成的困難,許多國家也依然將火星計劃為人類未來生存的第二個家園。

人類改造火星構想圖

人類為未來在火星上的居住做出了種種努力和假設,比如 火星探測車的發送 ,每隔 780天 ,便是火星的最佳發射機會,這也被叫做是 發射視窗 。這一天,太陽、地球和火星都會在一條直線上,地球到火星上的距離最短,是發射探測器到火星上的最好的時機。

同時,為了設想中的未來的載人登陸火星計劃,人類不斷試驗,並且為了研究航天員在去往火星的路上,長期封閉環境下對於 身體、能力 等的影響。

早在2010年6月,聯合國的科學家們進行了共有520天的 登陸火星模擬試驗 ,誌願者們經歷了從火箭發射,到返回地球的過程。

並且,美國國家航空暨太空總署為了訓練在火星上的生存經驗,還特意建立了 火星環境的模擬系統訓練航天員 。人類還將長期寄希望於火星,並在火星進行各種實驗。

模仿火星環境訓練太空人

為什麽人類要開發火星呢?‍

在火星上生存將要面臨的困難重重,人類又為什麽要開發火星呢?

這是因為火星與地球差距較小,它曾經也擁有水,擁有海洋,然而卻從一個本來與地球類似的藍色星球,成為了如今荒蕪的紅色星球,這個 變化過程 對科學家推測地球的演化過程有著重要的作用。

宇宙無窮無盡,人類的技術甚至無法做到走出銀河系,想要踏出地球,走向宇宙,第一步就只能在太陽系摸索。而火星是太陽系中,除了地球以外最有可能誕生出生命的星球,而同樣是太陽系內宜居帶的金星環境卻恰恰相反,它的地表溫度非常高,經常會下酸雨,條件十分惡劣。

金星環境十分惡劣

人類不斷擴大的人口數量是未來勢必會對地球造成很大的壓力,而地球上 逐漸枯竭的自然資源和不斷遭到破壞淪陷的自然環境 也使得地球的環境變得越來越惡劣, 溫室效應、冰川和凍土不斷加快的融化速度 等都在逼迫著人類尋找未來的出路,於是火星成為了人類的第二個選擇。

結語:‍‍

就人類目前的技術來說,想要能夠生存在火星,還是一件非常遙遠的事情。事實上,人類還根本沒有踏足火星地面,如今只是憑借探測器而對火星表面進行了一些淺顯的研究。更別說火星表面缺少的穩定的液態水和維持生態環境的大氣了,這些致命的原因使得人類根本無法在火星上生存。

火星生存構想圖

隨著人類肆意開采地球,我們唯一的家園已經千瘡百孔,2021年不斷發生的極端天氣也令人們感覺到了來自大自然的「懲罰」,我們現在需要的是補救我們對地球造成的損失,不斷改善我們如今的環境,彌補我們曾經的過錯。火星的開發還需要很長的時間,而我們現在只擁有地球。