“洞察”号探测器整装待发火星有多少未解之谜

实习记者卢成宽

这些图片来自互联网。

如果一个人想在浩瀚的宇宙中找到离地球最近的行星，恐怕他会首先想到火星。这两兄弟看起来很像——也有山和峡谷，季节也不同，即使一天的长度是一样的。因此，人们对火星的探索从未停止过。

目前，美国宇航局的火星登陆器正在为在加州范登堡空军基地发射做最后的准备。此前，《洞察》的发布窗口预计将于2018年5月5日开启。预计它将于2018年11月26日在火星北半球的极乐世界着陆，并在火星表面工作728天(708个火星日)。

类地行星是如何起源和进化的？

我们一直对火星探索很感兴趣。自从水手4号火星探测器于1965年成功到达火星以来，世界各国已经发射了40多枚火星探测器。

然而，根据中国科学院国家天文台研究员郑永春的说法，“洞察”不同于以前的火星探测器。“以前的火星探测器探测过火星表面，而洞察号将探测火星内部。我们对火星表面了解更多，对火星内部了解更少。”郑永春说，“我们现在有非常好的火星表面数据。火星整个表面的图像分辨率达到0.3米，气象、水流、地形、地貌、矿物等方面的信息相对清晰。如果我们能了解它的内部情况，那么了解它的外部情况就非常有帮助。”

然而，《洞察》不仅仅是关于完成火星任务，科学家们更感兴趣的是通过火星了解太阳系包括地球在内的类地行星的起源和演化。在美国宇航局看来，火星就像另一座山的一块石头。科学家们希望解决太阳系科学中行星的一个基本问题——包括地球在内的类地行星是如何在40多亿年前通过对太阳系内部深层结构的探索在太阳系中形成的。

超级大峡谷是如何形成的

事实上，这颗红色星球的表面仍然有许多吸引科学家的秘密。

美国神奇的大峡谷一直很迷人。火星还有一个著名的大峡谷，大约4000公里长，200公里宽，10公里深。它是水手大峡谷，也是太阳系中最大的峡谷。相比之下，大峡谷非常“袖珍”，只有800公里长，30公里宽，1.8公里深。

水手峡谷的起源仍然是个谜。科学家认为水手大峡谷的形成可能与西部塔尔西斯高原的演化密切相关。这里有相对活跃的火山活动，在峡谷和周围的平原上有持续的熔岩流的痕迹。在火星形成的最初十亿年，随着塔尔西斯高原地区的隆起和岩浆活动的加剧，周围的地壳活动被拉伸，最终将该地区折叠成一个巨大的凹槽地形。

根据一些假设，水手峡谷最初是数十亿年前随着地球冷却而形成的裂缝。在郑永春看来，大峡谷的形成离不开火星的内部运动。“地球上有一个板块结构，板块的运动形成了山谷和山脉。如果火星上有这么大的峡谷出现在地球上，那多半与地质结构有关。火星也有板块构造吗？什么样的地质结构导致了如此大的峡谷的形成？这可能与火星内部有关。”郑永春说。

地球表面的“阴阳面”是什么

科学家对火星南北半球之间的巨大差异感到困惑。火星的北半球又低又平，是太阳系中最平坦的地方。南半球是一片布满环形山和峡谷的高地。火星北半球的平均高度比南半球低大约3000米。

火星上有3000多个直径超过30公里的深坑，其中90%分布在南半球。在北半球，有巨大的环形山——布里斯盆地。火星南北半球的地形差异很大，形成了独特的“阴阳面”。郑永春认为“阴阳面”也可能与它们的内部有关。

美国科学家在《自然》杂志上发表了一篇文章，称数十亿年前，小行星或彗星猛烈撞击年轻的火星，使得火星在南部更高，在北部更低。然而，一些科学家认为，尽管最新的研究结果为撞击理论提供了更多的证据，但它仍不能完全排除其他可能性，如火星自身的地质运动。

火星是如何失去大气层的

以前的火星探测任务已经证明，火星曾经有大规模的液态水，这就要求火星有一个厚厚的二氧化碳大气层，以实现保存液态水所需的温室效应。但是火星现在只有非常稀薄的大气层。火星如何失去大气层一直是个谜。

2015年11月，美国宇航局举行新闻发布会，介绍马文在探索火星大气方面的重要发现。科学家发现太阳风正以每秒100克的速度剥离火星大气。由于火星没有强大的全球固有磁场，它不能像地球一样形成磁气圈来保护自己，从而使太阳风能够与火星大气直接相互作用。马文的首席科学家说:“我们已经看到太阳风暴期间大气侵蚀显著增加，所以我们相信，当太阳在数十亿年前更年轻、更活跃时，火星大气的损失率更高。"

郑永春说，几十亿年前，火星有大气层和液态水。但是现在火星不再存在了。科学家推测火星可能经历了重大变化。通过马文的探索，人类试图揭开火星大气消失的秘密。

谁拿走了火星磁场

在分析了火星地壳的磁化后，科学家推测，刚刚形成于40亿年前的火星可能有一个全球固有磁场，其强度与地球非常相似。然而，磁场存在了一小段时间后神秘地消失了。

在解释火星上固有磁场消失的各种观点中，最重要的观点是，随着火星核冷却，液态金属的对流逐渐减弱，导致磁场消失。

然而，一些学者不同意这一观点。例如，加拿大多伦多大学的贾法尔·阿尔卡尼·哈马德认为，驱动火星液态核心中液态金属对流的力量不是来自火星内部，而是来自年轻的火星捕获的一颗大行星。换句话说，大型小行星在火星上创造了一个全球磁场。最后，在火星引力的作用下，小行星与火星相撞解体，火星磁场消失。然而，其他学者认为，火星能否捕捉到足以影响其内核运动的大型天体，这是非常值得怀疑的。

此外，还有许多关于火星的谜题。例如，火星大气中的甲烷来自哪里？火星上曾经巨大的水去了哪里？我希望《洞察》能带给我们更多的答案。