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火紅色的行星

一籃子的火星探索任務毫無疑問地是近期太陽系探索的重點,原因有兩個:第一,火星較接近地球,只需半年多時間探測船便可以抵達火星(半年時間相對於到其他天體,如航行到海王星要12年時間,已經算快了),航行、通訊較易掌握,萬一有甚麼意外,個別任務損失的關鍵性相對於整個太陽系探究來說也算輕。第二,火星是最適合人類移居的星球,天文學家一直相信火星曾經跟地球一樣有大量的液態水存在於火星表面,甚至曾經一度有低等的生物存在,所以無論是科學家還是公眾都對火星這顆行星很感興趣。


圖一 維京探測船下火星過去的泛濫無所遁形,水由左下方地勢較高的水手谷(Valles Marineris)
流向右方地勢較低的克利斯盆地(Chryse Basin),朔造出很多水成地形 [Credit: NASA/JPL/USGS]

停頓了十多年的火星探索計劃,由美國太空總署(NASA)1997年登陸火星的火星探路者號(Mars Pathfinder)和進入火星軌道的火星全球勘測者號(Mars Global Surveyor)重新揭開序幕,接著2001年,另一艘美國太空總署的探測器-2001火星漫遊號(2001 Mars Odyssey)也進入火星軌道,2003年,歐洲太空局(ESA)的火星特快號(Mars Express)也加入競賽成為火星的軌道器,2004年1月美國的攣生兄弟火星探索漫遊車(Mars Exploration Rover)勇氣號(Spirit)和機遇號(Opportunity)也相繼成功登陸火星。除了火星探路者號只能在火星上維持3個月的生命外,其他5枚探測器均一直運作良好至今。加上剛剛於2005年美國發射的火星勘察軌道器(Mars Reconnaissance Orbiter),2006年火星將會有6枚探測器日日夜夜進行火星的探索工作。也正是這系列的探索,改變了我們對火星的認識。


圖二 火星的地形圖,北半球為低地,南半球為高地,
可見火星的南北半球差異甚大 [Credit: NASA/JPL/USGS]

一顆行星表面的地形,受很多種因素影響,水、風、熔岩、地殼運動、隕石撞擊等都會在星球上形成各種不同的地貌。除隕石撞擊外,其它使星球上的地形有所改變的活動,我們稱之為地質運動(geological activities)。火星的大氣層很稀薄,地面大氣壓力只有地球的千份之一,因此火星大氣對保護火星表面免受隕石撞擊的功用很低,假設地面受到隕石撞擊的機會平均,我們由表面隕石坑的數目可以推算得到該地區的地質年齡。若某一個地方佈滿隕石坑,證明該地方很久沒有地質運動,是一塊地質年齡大的地方;相反一個地方缺乏或只有較少數目的隕石坑,這地方一定是地質活動十分活躍,才可以移除古老的隕石坑,我們說這個地方是較年輕的。不過,注意一點,「年輕」這個詞語是以地質學的角度來說,以百萬年計,因為比較起宇宙演化的百億年,百萬年的確微不足道。


圖三 火星上現在的水分佈圖,利用火星漫遊號的儀器GRS,探測氧氣釋出的伽瑪射線與高能中子,測
繪了火星地底下的冰分佈;V1、V2、PF、G、M分別為維京1、2號、火星探路者號、
勇氣號和機遇號的著陸點 [Credit: NASA/JPL/UA]

火星的南北半球存在著極大的不對稱性,北半球地勢低、隕石坑少、地質很年輕;相反南半球地勢高、佈滿隕石坑、地質年齡大。面對這個問題,科學家曾經大膽地假設火星的北半球在遠古的時候存在著一個覆蓋著整個北半球的全球性海洋。然而,大膽假設小心求證是科學的精神,所以我們必須要近距離地觀測去考證這個假設。

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cheungszeleung@gmail.com LAST UPDATE: 13/3/2015