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火星最可能的適居區可能在地底

2011/11/14 | | 標籤:

根據最新的衛星探測資料,如果火星上真的有生命存在,最可能讓這些生命長期維生的地點,很可能就在火星地底。

來自歐洲太空總署(ESA)和美國航太總署(NASA)的火星探測衛星多年來所測繪礦物分佈資料顯示,有多達350處以上的火星地表環境,可能含有大量液態水,只不過這種狀況只各維持了很短的一段時間。這些含水時期應該是發生在一段為期數億年的溫暖時期的最後一段時間,當時溫暖的液態水和地表下的岩石可進行交互作用,才會產生火星各處的黏土礦物大多分佈在火星地下淺層處的狀況。這對火星是否有生命生存或是火星大氣如何改變等之研究,是個有利的線索。

黏土礦物必須在液態水的環境下,經過水和岩石的交互作用才能生成,不同型態的潮濕環境所產生的黏土礦物也會不同。2005年,ESA火星特快車號(Mars Express)上的OMEGA光譜儀在火星發現黏土礦物,顯示火星曾一度是溫暖而潮濕的環境。如果這樣的溫暖潮濕環境持續了很長一段時間,那麼這個行星的大氣應該比現在所知的還濃厚,才能避免水分被蒸發或被凍結。研究人員已經提出多種濃厚大氣隨時間逐漸流失的理論假設,不過顯然這個新研究結果,比較支持:溫暖的水被長期限制在地下,至於地表許多侵蝕特徵是在液態水穩定待在地表的短時期內造就的,這才讓原本在地下的黏土礦物露出地面。

過去5年來,研究人員利用OMEGA和NASA的火星勘測軌道衛星(Mars Reconnaissance Orbiter)上的CRISM光譜相機觀測資料,確認火星表面數千地點有黏土礦物存在。在水和岩石交互作用比例較低之處所產生的黏土礦物,成分基本上與火山岩和水交互作用之後的產物相同;此研究解釋了為何火星表面大部分是鐵鎂含量較高的黏土(iron-magnesium clay)。不過,相反地,可讓水和岩石交互作用比例較高的火星表面環境,會進一步改變岩石的性質,因為岩石中大部分的可溶性元素都被水帶走了,所以剩下的是含鋁豐富的黏土(aluminum clay)。

右上圖的上方是以紅外波段拍攝之坑洞(上左,火星地表經緯度10.65°S、98.22°E)與峭壁(上右,22.06°N、74.63°E),影像寬度均為10公里。下方則是相同地點的礦物分佈狀況,不同的顏色代表不同的礦物:鐵鎂質黏土為藍色,是火星上分佈最廣的黏土礦物;含有橄欖石(olivine)礦物的火山岩為綠色;鋁質黏土為紅色,分佈地點相當侷限,有時甚至位在鐵鎂質黏土上方,顯示形成年代較鐵鎂質黏土還晚。

除了黏土礦物外,這些光譜儀還偵測到葡萄石(prehnite)礦物。這種礦物得在攝氏200度以上的環境中才能生成,通常地底的熱液環境(hydrothermal environment)比地表水還容易達到這種溫度。

從這些研究結果,美國加州理工學院(California Institute of Technology)Bethany Ehlmann表示:如果火星地表適合生命存在的環境只出現很短一段時間,並不代表科學家們就得沮喪的放棄在火星上尋找生命存在的跡象,反而是瞭解了要往哪一種環境去尋找。在地球上,地底的地熱環境也有很活躍的生態系統。所以或許火星最穩定、持續時間最長的適居環境其實是在地下。

未來即將進行的火星任務,如今年發射升空的火星科學實驗室(Mars Science Laboratory)所攜帶的好奇號(Curiosity)探測車,就將研究蓋爾坑(Gale Crater)所含有的黏土及硫酸鹽礦物。而預定在2013年發射的火星大氣與揮發物質演化任務(Mars Atmosphere and Volatile Evolution Mission,MAVEN)或許也可提供新證據,看看火星大氣是否曾演化到濃厚得足以維持較長時間的溫暖潮濕地表環境。

資料來源:NASA Study of Clays Suggests Watery Mars Underground[2011.11.02]

轉載自台北天文館之網路天文館網站

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