1877年,意大利天文学家斯基帕雷利,发现火星上有一些纵横交错的暗线条,并进一步观测到它们似乎还有季节性变化.消息传开之后,立即引起了极大的轰动.许多人认为它们是火星上的运河,是"火星人"为灌溉土地而特地开挖的.几乎在长达一个世纪里,都有不少人相信火星上有生命和大量的水.
观测表明,火星上确实存在着水,只是水量比地球上要少得多.如果把火星大气中所含的水蒸汽全部凝结成水,并把这水平均覆盖在表面上,这层水薄膜的厚度大致是1／100毫米.火星大气中也飘浮着云,云主要由水和二氧化碳组成.
火星大气非常稀薄,气压只有7个毫左右,大体相当于地球高空30～40公里处的大气压.在这样的环境中,水在0摄氏度就会沸腾,变为蒸汽逃逸掉.火星赤道附近的最高温度可以达到20摄氏度左右,那里有可能短时间内存在液态的水.火星表面的水主要集中在两极地区,那里常年的温度都在0摄氏度以下,极夜最低温度可以下降到零下139摄氏度,不用说水早已结成冰,就连二氧化碳也会凝结而成为干冰.两极极冠在极大时,可以一直扩展到纬度60度左右的地区,说明它们含有一定量的水,把这水平均铺在火星表面上的话,水层可有10米厚.
无疑水也会储存在火星表面以下各层中.在纬度高于45度的地区,表面以下的地层终年都是非常寒冷的,会形成冰层,类似于地球两极地区的永冻层.1973年,美国科学家发现,在赤道附近的"太阳湖"地区,日落后气温下降得比周围地区慢,夜间气温则显得略高.数年后,"海盗号"探测器发现这片地区上空大气中的水蒸汽含量,也比别的地方要多.有人认为,这片区域的地下可能存在着一个有着一定温度的液态水水库.
与地球拥有的水相比,火星上的水量是微不足道的,但火星上毕竟有水,这是最主要的.
据估计,在火星的全部历史中,蒸发和逃逸了的水如果全部重新回到火星上来的话,火星表面将被笼罩在一圈50～100米厚的水层中.可是,火星
现在所拥有的全部水却不多,那么,或者是大量的水都散逸掉了,或者是火星上从来就没有过那么多的水.
说火星上曾经有过大量的水有什么根据呢?
科学家们认为,在地球发展的早期历史阶段,曾经有过频繁的火山喷发,而地球火山喷发出来的最丰富的气体是水和二氧化碳,地球上的水就是这样从内层深处释放出来和积累起来的.经过几十亿年的发展和演化,地球从内部向外这样释放水的过程早已结束.正因为如此,现在的火山喷发活动中,已经很难找到这种释放水了.
其他行星包括火星在内,它们的火山喷发情况大概也是这样,火星上的大量水想必也是从自己内部,通过其面上星罗棋布的火山而来到表面的.火星表面充满着火山频繁活动的证据,这是现在已经充分肯定了的,这些火山在已往的岁月里为火星大气提供了大量的水和其他挥发性物质,这是无可怀疑的.
1971年发射成功的"水手9号"火星探测器,所看到火星表面景象是一片荒凉,毫无生气.它没有探测到表面上有液态水,但却发现了许多蜿蜒的河床.这些河床与所谓的火星"运河"完全是两回事,也与地球上和月球上的熔岩河床不同.有充分的证据可证明,在火星历史的早期,频繁的火山活动等因素使得火星表面比较温暖的时候,液态水曾经在这些河床里流动,掀起阵阵波浪.也有人认为,那时火星绕轴自转的情况跟现在不一样,自转轴要比现在倾斜得多.这样,南北两极冠就有更多的机会融化成水,并蒸发成水蒸汽,水蒸汽后来又凝结成雨落在赤道地区,形成河流.至于极冠融化而产生的二氧化碳气体,则进入了大气.
从分布情况来看,河床也并不像假想的"运河"那样散布在整个火星面上,主要的大河床是在常年温度最高的赤道地区发现的.最大的河床长达1500公里,宽60公里甚至上百公里.大河床与众多分支流结合在一起,形成脉络分明、自然流畅的水道系统,而那些分支流几乎无例外地朝着大河床的下流方向流去.
有的大河床看来是由水的冲刷作用形成的.在火山活动而喷发出数量可观的水和二氧化碳等的同时,如果相应地区的地热把地下冰融化了,就会形成一股或者多股有相当威力的水流.在它们的冲刷下,火星表面会很自然地形成大小河床.
河床的形成原因可能有多种多样,但是,河床里流动着大量的水,基本都一样.我们要问,经过几十亿年的演变,现在火星面上竟然是涓涓小溪未见一股,潺潺水声未闻一声,它的浩森大水、万顷碧波究竟到哪里去了呢?
前面曾提到过,火星大气、极冠和地下都保存着部分水.但是,尤其是大气和极冠,所保存的水量是极其有限的.
在火星表面火山活动减少之后的那段时期里,火山喷发出来的气体减少,并在太阳光的作用下逐渐分解.其中比较轻的元素就会成批地脱离火星大气,逃逸到空间去;而那些比较重的元素,则与有关成分结合.火星大气变得越来越稀薄、干燥、寒冷,留在地面上的水也就很快变成水蒸汽逃逸掉.
这可能是火星水的一种去向.
其余没有逃到空间去而剩下来的那部分水,有的可能藏在火星表面长而深的裂痕中.火星大部分地区都散布着不少环形山,不论环形山的形成是由于火山喷发还是陨星袭击,都会在火星表面一定的深度范围内,造成若干空
隙和裂痕,由此产生像地道网那样的多孔表层.真是这样的话,这无异是个地下大水库.
在赤道及其附近地区,由于温度有时较高,水冰有可能变成液态水,以河流、湖等形式存在于好几公里深的地下.在含盐量较多的地区,或者在有足够量放射性元素的地区,也可能出现这种情况.
由于长期的风吹日晒等作用,火星表面和组成火星壳层的各种岩石,都会受到破坏而发生所谓的风化作用,呈现出颗粒状结构,风化层的厚度达到1公里并不罕见.风化层是储水的好地方,而且在所有的纬度上都可以发现这样的风化层,都储存大量的水.
我们地球的大气中含有一种叫"氩"的化学元素,这是一种稀有的气体元素,在大气中的含量极少,不到1％.氩几乎全都是从地球内部来的,据认为,它跟二氧化碳和水的释放量有一定的关系.现在知道,从地球内部释放出来的二氧化碳和水,分别是氩的2000倍和40000倍.1973年8月发射,半年之后到达火星区域的前苏联"火星6号"探测器,在进入火星大气层时,测得大气中氩的含量高达30％,如果所得到的数据是准确无误的话,那么从火星内部释放出来的二氧化碳和水蒸汽的数量,必定是非常之大.即使是有相当数量的水在过去的漫长岁月里散失到空间去了,火星的风化层中和表面下的地层中,有可能目前仍含着比一般估计的数量多得多的水.
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