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博主胡德良:邢台学院外语系英语教授,中国译协专家会员,河北省译协常务理事,邢台市译协副会长。爱好翻译,内容涉及宇宙探秘、医疗卫生、家庭保健、生命科学、能源科学、地球科学、环境科学、散文小说和纪实文学等领域。所译文章曾见于《光明日报》、《科技日报》、《健康时报》、《健康报》、《英语世界》、《英语知识》、《科技英语学习》、《科学之友》、《科学与文化》、《世界科学》、《生命世界》等全国各大报刊。博客特色:英汉对照、图文并茂,融趣味性、科学性、知识性为一体。

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火星上的“找水功臣”(图)   

2015-11-08 09:33:45|  分类: 精品转载 |  标签: |举报 |字号 订阅

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       美国航空航天局的科学家近日宣布说,他们的火星探测器“火星勘测轨道器”(Mars Reconnaissance Orbiter)在火星上发现了液态水的确凿证据,这是人类火星探测的一个重大突破。

 

火星上的“找水功臣”(图) - 月亮飞船 - 欢迎光临月亮飞船的博客

火星探测器——“火星勘测轨道器”

    几十年来,火星探测一直备受关注,而火星水的研究则是这种关注的焦点。在火星上,找水的目的有两个,一是借此判断火星上是否存在生命,二是为人类登陆火星创造条件。为了研究火星,人类向火星发射了一系列探测器,其中的一些在火星找水的某一阶段中完成了重要的探测使命。正是这些探测器帮助科学家们在火星上实现了找水的系统研究工作,它们可以说是揭开火星“水之谜”的功臣。

“水手号”:发现干涸的河床

    最先让人认识到火星上可能存在水的是“水手号”。“水手号”包括一系列行星探测器,其中的“水手4号”、“水手6号”、“水手7号”和“水手9号”,都成功抵达了火星。“水手号”看到的火星虽然很荒凉,但找到了令人兴奋的东西:干涸的河床,它暗示火星上可能曾经流动过大量的液态水。

“索杰纳”:正好着陆在一块曾被洪水冲刷过的区域上

    1997年7月4日,“火星探路者”(Mars Pathfinder)飞船将一辆名为“索杰纳”(Sojourner)的火星漫游车释放到火星上,这是人类派往火星的第一辆漫游车,其大小有如一台微波炉,重约10千克,有6个轮子。

    “索杰纳”看到景物全是荒原,近处的岩石碎块看得很清楚。一些岩石上留下的白色水痕表明它们受过强大洪水的冲击,显示火星过去的地质活动非常活跃,而且拥有海洋。另外,那些岩石碎块大多有着向同一个方向倾斜的趋势,这表明它们曾普遍地受到过水流的推动。

“火星全球勘探者”:发现被流水冲刷而成的峡谷

    “火星全球勘探者”(Mars Global Surveyor)于1996年11月7日发射,1997年进入火星轨道。2000年,这艘探测器用其火星轨道照相机(Mars Orbiter Camera)拍摄到一些像是流水冲刷而成的峡谷,那些峡谷看上去非常年轻,清晰的边缘越过古老的地貌显示出非常新鲜的痕迹,这一发现使行星科学家们相信这是火星依然存在液态水的有力证据。科学家们推测,火星也许正在经历一次剧烈而短暂的气候变化,在这段时间里,水可能在几百年间出没无常,行踪不定。

“奥德赛”:探测到火星极区存在大量冰冻水

     2001年4月7日“奥德赛”(Odyssey)火星探测器发射升空,10月进入火星轨道。这艘探测器携带有热散发成像系统和伽马射线光谱仪,它不但在火星极区发现了大量冰冻水存在的迹象,还用伽马射线和中子探测装置记录了北极地区冰层的季节性变化。在火星上,稀薄大气中的二氧化碳在冬季会以干冰的形式在极地聚集,它们覆盖住下面的土壤,使水冰层消失踪迹,但随着春天和夏天的来临,干冰层会渐渐消融,土壤会最终暴露出来。根据“奥德赛”发回的探测数据,科学家们推测,冰冻水可能就位于火星地表之下很浅的土壤层里,他们因此认为,假若派一个着陆器去火星的北极地区,让它在那里挖一挖,也许就能找到水了。这个被派往北极去挖土找水的就是“凤凰号”着陆器(Phoenix Mars Lander)。

 

火星上的“找水功臣”(图) - 月亮飞船 - 欢迎光临月亮飞船的博客
 “凤凰号”:证实极区土壤层中含有丰富的冰冻水。

    “凤凰号”装配了机械手、机械手相机、显微镜电化学与电导率分析器、表面立体成像仪、热量和释出气体分析仪、火星下降成像仪和气象站等多种科学探测工具。2008年5月26日,“凤凰号”成功着陆到火星北极的一个叫“瓦斯蒂塔斯伯莱里斯”(Vastitas Borealis)的浅谷平原上。在火星北极的夏天里,“凤凰号”像一个兢兢业业火星地质学家,它用机械手伸入地下收集冰和土壤样本,用携带的科学仪器分析样本中的物质组成。6月,“凤凰号”探测到了火星表面的白色物质。7月30日,“凤凰号”的机械手把一份土壤样本递送到“热量和释出气体分析仪”中,然后加热这些样本,分析仪就此鉴别出其中有水蒸气产生。这项实验实证了科学家们的猜想:火星极区地表之下很浅的土壤层里含有丰富的冰冻水。

    在“凤凰号”忙着分析土壤样本的同时,一对火星漫游机器人“机遇”(Opportunity)和“勇气”(Spirit)已在火星上工作了好几年。

“机遇号”:找到水成岩,表明火星曾经很潮湿,有过咸海

    2004年1月25日,“机遇”成功降落到了火星上,其着陆点是北半球的梅里迪亚尼平原(Meridiani Planum),它很快发现了一片裸露的岩石,具有明显的重叠特征,这是水成岩的重要标志。水成岩又叫沉积岩,是经过水流的搬运和沉积作用形成的。“机遇”用显微镜成像仪对这些岩石作了进一步的观察后发现,这些石块的表面有很多蜂窝状的小孔,它们是由矿物盐晶体造成的,这种晶体在被岩石浸泡着的水中成长,被腐蚀和溶解掉后便在岩石上留下了小孔,这表明梅里迪亚尼平原是一个被盐水侵蚀过的地方,在历史上可能是一片咸海。

“勇气号”:火星上曾有过由火山和温泉造成水热系统

    在南半球,“勇气”的着陆点是古谢夫陨石坑(Gusev Crater)。开始的时候,它只在这个陨石坑里发现了火山岩,没有任何水的信息,但后来“勇气”在一个叫“本垒板”(Home Plate)的地方发现了一些白色的东西,经过分析,人们断定那是富含硅石的火星土壤。

    硅石通常来源于火山和温泉形成的水热系统,有可能是火山活动产生的酸性水蒸气和土壤发生混合而成,也有可能就是温泉环境造成的。硅石的存在表明古谢夫陨石坑在历史上也是有过水的。在地球上,一些顽强的微生物通常就生存在这样的环境里。

“火星快车”:在赤道找到冰冻水层

 

   火星上的“找水功臣”(图) - 月亮飞船 - 欢迎光临月亮飞船的博客

 火星快车

    2003年6月3日,欧洲空间局研制的“火星快车”(Mars Express)在哈萨克斯坦境内的拜科努尔发射场发射升空。6个月后,“火星快车”成功进入火星轨道。2005年2月,“火星快车”上的高强度的地下探测雷达“MARSIS”在火星赤道的地表之下找到了以大块浮冰形式存在的冰冻水层,同年,“MARSIS”又在火星北极地区地表之下约一千米的地方发现了水冰层。

    7月,“火星快车”的高分辨率立体摄像机“HRSC”又发现了一块直径达12.8km的巨大积冰,位于北极附近著名的瓦斯蒂塔斯·伯里利斯(Vastitas Borealis)大平原上。积冰存在于一个没有命名的陨石坑内,从照片上能清楚地看到陨石坑边缘和坑壁上的积冰痕迹,这是人类第一次在火星两极之外的地方找到了这样的水冰。

“火星勘测轨道器”:发现流动盐水的证据

    2011年8月,美国航空航天局的科学家宣布说,火星探测器“火星勘测轨道器”(Mars Reconnaissance Orbiter)拍摄的图像显示,在火星的春夏季节,火星陨石坑的一些斜坡上会出现类似“手指形状的阴影物体”,它们顺着斜坡向下延伸,其形态随着季节的变化而变化。科学家们认为,对此现象的最合理解释就是“盐水形成的水流”(flows of briny water)。这种“手指形状的阴影物体”也称为“季节性斜坡纹线”。

 

火星上的“找水功臣”(图) - 月亮飞船 - 欢迎光临月亮飞船的博客
 斜坡上出现的“手指形状的阴影物体”被认为是液态盐水造成的。

    火星比地球冷,表面大部分地区的温度常年都在零摄氏度以下,所以纯水不会呈液态,但如果这些水中含有盐,它们就能比纯水更能在较低的温度与压力下维持液态。科学家们因此认为,将那些“季节性斜坡纹线”解释成流动盐水活动的结果最经得起推敲。

    2015年9月,科学家们最终发表研究报告指出,根据“火星勘测轨道器”搭载的光谱仪获得的光谱数据,他们确定了黑色条纹的矿物质组成,其中确实包含水分子和盐的晶体结构。至此,火星找水获得重大突破,它意味着,今天的火星很有可能存在生命。(张唯诚)

 

主要文字参考材料:

http://www.slashgear.com/nasa-mars-reconnaissance-orbiter-finds-new-evidence-of-liquid-water-on-mars-05169783/

http://www.guardian.co.uk/science/2011/aug/04/strongest-evidence-yet-water-mars#

http://marsrovers.nasa.gov/home/index.html

http://sci.esa.int/science-e/www/area/index.cfm?fareaid=9

图片:

火星探测器“火星勘测轨道器”:

https://en.wikipedia.org/wiki/Mars_Reconnaissance_Orbiter

斜坡上出现的“手指形状的阴影物体”被认为是液态盐水造成的:

http://www.slashgear.com/nasa-mars-reconnaissance-orbiter-finds-new-evidence-of-liquid-water-on-mars-05169783/#entrycontent

火星北极极冠:

pictopia.com/.../homegalaxy/?ptp_photo_id=403632

陨石坑里的巨大积冰:

http://zuserver2.star.ucl.ac.uk/~idh/apod/ap050720.html

火星上的“凤凰号”:

http://www.nasa.gov/mission_pages/phoenix/multimedia/pia09942.html

火星快车:

http://sci.esa.int/science-e/www/object/index.cfm?fobjectid=39774


转自:http://www.nature-science.com.cn/index.php?r=section/article&id=138

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