“鳳凰”號第一次在火星上證實了水冰的存在，這是它迄今為止的最重要發(fā)現(xiàn)，在此后的日子里，人們理應(yīng)對它有更多期待 “那些堅硬發(fā)亮的物質(zhì)確實是水冰，而不是別的東西！”在6月20日的新聞發(fā)布會上，美國亞利桑那大學教授、“鳳凰”號任務(wù)首席科學家彼得?史密斯(Peter Smith)自豪而興奮地向全世界宣布，“鳳凰號”不負眾望，證實了火星地表下水冰的存在。 證據(jù)來自于“鳳凰”號6月15日在火星表面挖下的一條名為“渡渡鳥-金發(fā)姑娘”（Dodo-Goldilocks）的小土溝，當時在溝里顯露出來的一些較為明亮的物質(zhì)在16日還存在，而到19日卻悄然升華了。在剛剛看到那些顏色發(fā)白的物質(zhì)時，科學家們認為它們也許是水冰，也許是鹽，然而4天后的不翼而飛卻昭然表明它們的身份只可能是水冰――因為鹽不會蒸發(fā)；至于干冰，由于火星大氣極為稀薄，所以二氧化碳必須在零下125攝氏度的情況下才會凝固，而此時正值火星春末夏初，溫度相對較高，因此也決不可能是干冰。 其實，在火星上發(fā)現(xiàn)冰并不是一件出人意料的事情。早在1971年，人們就從美國“水手9號”發(fā)回的火星照片上發(fā)現(xiàn)了許多干涸的河床，表明火星上可能曾經(jīng)存在液態(tài)的水。而2001年“奧德賽”火星探測器和2003年的“勇氣號”和“機遇號”火星車則找到了更為有力的證據(jù)，包括火星表面洪災(zāi)遺留的地形地貌和只能在有水環(huán)境下形成的礦物質(zhì)結(jié)構(gòu)等，其中“奧德賽”更是探測到火星極地的地表之下可能蘊含有大量水冰――“鳳凰”號正是為了證實這個而去?！皧W德賽”號于2001年發(fā)射升空，它的任務(wù)是在火星軌道上進行為期兩年半的火星地理勘探，包括勘察火星表面的化學成分和礦物質(zhì)，而首要任務(wù)則是尋找火星地表下面的水。為此，“奧德賽”號搭載了“伽馬線光譜儀”（GRS），用以探測當宇宙射線撞擊火星表面時從土壤中釋放出來的伽馬射線和中子，并測量它們的能量。這些數(shù)據(jù)可以表明土壤中都有些什么元素，其中科學家對氫元素尤其感興趣，因為它暗示著水的存在。在綜合分析諸多數(shù)據(jù)之后，科學家們確信，在高緯度地區(qū)，火星上的水以冰的形態(tài)大量存在，其中還含有塵埃、泥土和碎石，覆蓋火星表面約90厘米之厚?！斑@太驚人了！”當時負責“伽馬線光譜儀”的亞利桑那州立大學的威廉?波英頓說，“我們找到的冰比我們所期望的還要多?！?/p> 在火星上竟然探測到了那么多水冰，這一發(fā)現(xiàn)令全世界都振奮不已。2003年6月2日，歐洲航天局用俄羅斯火箭發(fā)射了他們第一個火星探測器――“火星快車”。與此同時，美國也于6月和7月接連發(fā)射了“勇氣”號和“機遇”號兩個“孿生”火星車。兩個火星車都登陸在火星的赤道附近，而為了“尋水”，科學家還特意讓“勇氣”號降落在一個干涸的古代湖床，而“機遇”號的著陸點以前曾是一片海洋。 在2004年1月著陸以后，經(jīng)過漫長的跋涉和勘測，“勇氣”號和“機遇”號不斷找到了火星表面曾經(jīng)有水的新證據(jù)，其中最為引人注目的包括顯示水流沖刷痕跡的河床、波浪狀的巖層、富含硅石的土壤以及火星“藍莓”（即赤鐵礦）?；鹦潜砻骈L而寬的河床，顯示出那里曾有大量的流動的水，其水量要比科學家此前推測的多得多；而富含于土壤中的硅石和鑲嵌在火星巖層上由赤鐵礦構(gòu)成的小石球，則通常都只在有很多水的環(huán)境中才能形成。這一切都說明火星也曾是一個濕潤的世界，也曾擁有液態(tài)的水。 隨后，為了繼續(xù)“尋水”，2005年8月美國“火星勘測軌道飛行器”升空，2006年3月進入火星軌道。它是當今世界上最大、最先進的火星探測器，攜帶了迄今為止最為尖端的太空探索裝備。飛船探測器的3臺高清晰度攝像機能夠清晰拍攝火星表面一張辦公桌大小的物體，其大功率雷達設(shè)備更能夠穿透火星表面土壤深達1.6公里，以探測火星地下巖層中是否存在固態(tài)水。根據(jù)“火星勘測軌道飛行器”拍攝到的有史以來最清晰的火星地表圖片，科學家進一步發(fā)現(xiàn)火星北極地區(qū)覆蓋著厚厚的冰層，于是2年以后，“鳳凰”號被派往那里一探究竟。
消失的水冰。6月15日，“鳳凰”號在名為“渡渡鳥-金發(fā)姑娘”的小溝中發(fā)現(xiàn)了一些白色發(fā)亮的小碎塊（左圖）。6月19日，這些小碎片憑空消失了，過程很像是升華。由此科學家確信，這些小碎塊正是掩埋于火星淺層的水冰，而不是鹽、干冰或其他物質(zhì)。
“鳳凰”號2007年8月4日離開地球，飛行6.8億公里后，于2008年5月25日成功著陸火星北極一個從未被勘測過的平原，它的位置相當于地球上的西伯利亞。這一地區(qū)類似于地球上的永久凍結(jié)帶，科學家估計在這里的淺層凍土下，冰的含量按體積最多可能達到80%?！皹O地是一個了不起的大儲藏室。”彼得?史密斯說，“正如你把食物保存在冰箱里一樣，火星把有機物和生命的歷史保存在冰層中?！?/p> 由于不需四處勘探，因此“鳳凰”號沒有做成火星車，而只是一個著陸器（lander）。它長5.5米，寬1.5米，用三條“腿”站立，擁有一只兩米多長具備挖掘功能的機械臂，像臺反鏟挖土機一樣，它一鏟下去能在火星上挖出五十多厘米深的溝，整個工作現(xiàn)場“就如同一個建筑工地”。來自華盛頓大學的“鳳凰”號探測任務(wù)負責人雷?阿韋德森(Ray Arvidson)說。 為了研究這些土壤，“鳳凰”號還裝配了許多儀器，比如立體成像儀、熱量及逸出氣體分析儀(TEGA)、顯微、電子化學暨傳導(dǎo)分析儀(MECA)等等?？茖W家計劃用機械臂挖掘土壤，然后將樣本分別送進各個儀器，以精確的科學數(shù)據(jù)來證明火星地下是否有冰，冰層是否曾融化為液態(tài)水，并詳細分析火星土壤的各種組成成分――礦物質(zhì)、化學物質(zhì)以及與之相關(guān)的有機物質(zhì)。 登陸后經(jīng)過了幾天的休整，6月2日，“鳳凰”號甩開膀子開始挖掘練習：地面控制人員發(fā)送指令，首先讓機械臂在“鳳凰”號的西北邊挖一條小溝，然后由機械臂前端的照相機給土壤拍照，最后再指揮機械臂把土傾倒在附近指定地點。雖然這一系列動作看似非常簡單，就像小孩拿著鏟子在沙灘上玩耍，“但我們是從1.7億英里（2.74億公里）以外的地方對它進行操作，根本無法親眼看到它表現(xiàn)如何?！北说?史密斯說。 科學家將第一次挖掘的小溝暫時命名為“渡渡鳥”（Dodo），緊挨在它右邊挖的第二條小溝被叫作“金發(fā)姑娘”（Goldilocks）（來自于童話《金發(fā)姑娘和三只熊》的故事），而后科學家把這兩個小溝連在了一起，合稱為“渡渡鳥-金發(fā)姑娘”（Dodo-Goldilocks）。 6月6日，科學家開始“動真格的”，準備使用“熱量及逸出氣體分析儀”對火星土壤進行第一次科學實驗。“這是自‘海盜’號之后，30年來第一次在火星上使用科學儀器做研究。”彼得?史密斯說。實驗方法和平時人們在家烘烤食物沒有太大的不同，“就像一個烤箱，把土壤和冰塊放在里面烤，直到烤出氣體來?！庇捎诓煌N類的礦物質(zhì)中的水分會在不同的熱量下?lián)]發(fā)出來，因此“熱量和釋出氣體分析儀”只需“嗅”一下釋放出的蒸汽，便可判斷出火星土壤樣本中的礦物種類。然而與家里烤箱不同的是，“熱量及逸出氣體分析儀”總共攜帶有8個微型烤箱，每個烤箱的直徑只有2毫米，就像一根鉛筆里面的鉛芯一樣細，只有極其微小的顆粒才能進入，為此，每個烤箱上都安裝有一道細密篩網(wǎng)，而正是這道篩網(wǎng)把“熊寶寶”（Baby Bear）――第一份樣本――擋在了外面。 土塊太大無法進入烤箱――沒辦法，科學家只好把接下來的幾天時間都用于搖晃篩網(wǎng)，希望能夠?qū)⑼翂K震碎。終于，在11日“鳳凰”號發(fā)回了信號，報告烤箱已經(jīng)裝滿，可以開始實驗。這個消息讓科學家們歡喜地又唱又跳，而火星土壤出人意料的粘性也引發(fā)了大家更多的思考――是土壤中的鹽分在起著粘合劑的作用嗎，一切都要等分析結(jié)果出來才有定論。 在“熱量及逸出氣體分析儀”中，“熊寶寶”先后被加熱到35攝氏度和176攝氏度，并未有任何發(fā)現(xiàn)，而后溫度繼續(xù)緩慢提高（最高至982攝氏度），使樣本中的礦物質(zhì)汽化，“含有化學束縛水的礦物質(zhì)在加熱到更高溫度后可能釋放出水，對此我們抱有很大的希望。”“熱量及逸出氣體分析儀”研究小組負責人、亞利桑那州大學的威廉?博伊頓(William Boynton)說。如果礦物質(zhì)中含有水，就說明火星表面巖石曾經(jīng)存在于液態(tài)水的環(huán)境當中。截至發(fā)稿時，科學家仍在對“熊寶寶”的研究結(jié)果進行分析，這個過程非常復(fù)雜。 在用“熱量及逸出氣體分析儀”分析“熊寶寶”的同時，6月12日，科學家又指揮“鳳凰”號取了第二份土壤樣本――“熊媽媽”（Mama Bear），和“熊寶寶”一樣都來自“金發(fā)姑娘”小溝――灑到了“顯微、電子化學暨傳導(dǎo)分析儀”的光學顯微鏡上。第二天便收到“鳳凰”號傳回的圖像，呈現(xiàn)在科學家眼前的是迄今為止人類看到的最精細的火星土壤圖像。 這些圖像中包含近1000顆單獨的土壤顆粒，最小的還不到頭發(fā)直徑的十分之一，其中至少有4種截然不同的礦物顆粒。這些樣本中既有較大、黑色、玻璃狀的顆粒，也有較小、發(fā)紅的顆粒?！拔覀円苍S正在觀看這些土壤的歷史?！薄帮@微、電子化學暨傳導(dǎo)分析儀”研究小組的湯姆?派克（Tom Pike）說，“這表明，原始的火山玻璃顆粒經(jīng)過風化，變成了更小的含有更高濃度的鐵的顆粒?！倍鹦峭寥兰词乖谀苛梢姷淖钚》秶鷥?nèi)都是成團結(jié)塊的。 “在這個我們從未到過的火星北極，這里的土壤很不尋常。”彼得?史密斯說，“我們非常感興趣，到底是什么樣的化學和礦物活性使這些顆粒結(jié)團并粘在了一起?！?/p> 在最初挖掘的“渡渡鳥-金發(fā)姑娘”小溝當中，除了現(xiàn)在已升華的幾小塊水冰之外，還有一片白色發(fā)亮的物質(zhì)從土層中顯露出來，雖然它并沒有在陽光下消失，但科學家猜測這可能也是一個冰層。 從6月16日開始，“鳳凰”號的挖掘區(qū)域由西北轉(zhuǎn)向了它自己的東北方向，這里的地面有裂縫和隆起，呈現(xiàn)出多邊形的地表特征，很可能是由于地下水冰膨脹以及收縮而導(dǎo)致。機械臂在這里又挖了兩條新的小溝分別叫做“白雪公主一號”（Snow White1）和“白雪公主二號”（Snow White2），在地下5厘米的深度，些許淺色的堅硬的物質(zhì)再次出現(xiàn)在科學家眼前。 那些白色的物質(zhì)到底是什么？火星的土壤為什么那樣結(jié)塊？北極冰層是否曾經(jīng)融化過？火星地下的水冰里到底有一些什么成分？關(guān)于火星，還有很多很多的問題需要“鳳凰”號回答?！案忝靼淄寥朗沁@次任務(wù)的首要目的，這里的土壤與我們預(yù)想的有所不同?！北说?史密斯相信，“利用各種儀器進行分析，我們可能會有真正的發(fā)現(xiàn)?！?/p> 轉(zhuǎn)自《南方周末》 |