http://www.sciencehuman.com 科学人 网站 2015-09-30
NASA证实火星地表有液态水：可能孕育生命
参考消息网9月29日报道 英媒称，美国宇航局表示，他们获得的“至今最强有力证据”显示，火星表面有液态水。
据英国广播公司网站9月29日报道，从火星勘测轨道飞行器获取的图像显示，在火星陨石坑内和山坡上，均发现了有相当长度的“季节性斜坡纹线”。而这些“季节性斜坡纹线”的成因，应该是盐水在火星表面流动形成的。
报道说，美国宇航局的科学家在华盛顿发布的最新研究成果发现，火星上存在不同种类的盐，而这些盐的融化，促使了盐水流动。
科学家们认为，火星至少在夏季会出现流动的盐水溪。
美国宇航局行星科学部门的负责人格林说：“火星不再是我们从前想象的那个干涸的不毛之地。”
证据显示，这些由黑色狭长痕迹组成的斜坡纹线似乎在火星最温暖的季节出现，并且变宽蔓延，并在火星一年中的其它月份消失殆尽。
但即便是夏季，火星上也极其寒冷。当这些水流痕迹出现时，火星表面的气温也不过刚刚高于华氏零下10度。不过由于水中的盐分，能使火星上的盐水的凝结点比一般水要低。
液体水的存在，证明了火星依然处于地质活跃期，从而进一步增强了能孕育简单有机物的可能。
同时，这也将使美国宇航局计划的2030年左右人类登陆火星的计划，变得更简单些。
美国宇航局的科学家格兰斯菲尔德说，“至于人类能否在火星上生存，现在至少资源已经是现成的了。”
火星勘测轨道飞行器自2006年起，就开始围着火星转。
格林说，“今天的发现，对于我们了解火星是革命性的。”
他说：“我们的探测器还发现，火星上的空气其实很潮湿。”
[参考消息网]
nasa重大发现 火星存在液态水 或成第二地球
美国东部时间28日上午11时30分（北京时间28日晚间11时30分），美国国家航空航天局（NASA）举行新闻发布会，宣布一项有关火星的“重大科学发现”：在火星表面发现了有液态水活动的“强有力”证据。这一发现来自美美国国家航空航天局的火星侦察轨道器（MRO），MRO在2010年所拍摄的手指状阴影条纹已经被证实是由火星上的液态水形成。美国航天局将其称为“季节性斜坡纹线”，并认为这种奇特的季节性地貌由咸水流造成，但一直没有找到直接证据。
在新研究中，佐治亚理工学院的卢恩德拉·奥杰哈等人分析了火星勘测轨道飞行器获取的火星表面4处地点“季节性斜坡纹线”的光谱数据，发现该数据与水流沉淀形成的水合盐矿物的光谱信号一致，而周围地貌却没有盐的光谱信号。研究人员在发表于英国《自然·地学》杂志的论文中写道："季节性斜坡纹线’是现今火星水活动的结果，我们的发现强有力支持这一假设。”
此前，火星上的水一直被认为是以固态冰的形式存在，这证实了火星上有液态水的猜测。此次发现人类在认识火星的道路上迈出了重要一步，因为假如有液态水存在，火星便可能曾出现生命，甚至依然有生物存活。另一方面，人类探索火星时也可减少携带食水，腾出更多重量运载其他物品。NASA早已提出，到2030年实现载人上火星的任务。人类之所以对火星这么着迷，并非仅仅为了研究火星的过去，从而为避免地球重蹈火星覆辙提供更多帮助。NASA一直在讨论火星殖民的计划，并且已经提出许多方案来改变火星的生态使其变成第二地球。如果这次能够真真切切的搜集到液态水的证据，甚至证明火星有可能适合人类居住，那确实是人类历史上里程碑似的事件。
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关于火星的几种神预测
在NASA卖关子的这几天里，网民早已炸开了锅，各种关于火星的猜测层出不穷。以下是除液态水之外，网友总结的关于火星的几大预测：
NASA宣布在火星表面发现生命
事实上，在今年一月，就有消息称“好奇号”火星车在火星表面的沉积岩中发现了微生物形成的特殊构造，这与地球上古老微生物痕迹有相似之处。换句话说，火星过去的某个时期可能存在过生命，虽然这些生命或许只是在显微镜下才能看到的微生物。这些都是在火星一个古老的湖床上发现的。如果在火星表面发现生物化石，或是生物性来源的气体，证明火星仍有生命活动，无论哪一个都将引起巨大轰动。
火星或许发现大量金属资源
据推测，火星中心有个以铁为主要成份的核，并含有硫、镁等轻元素。也有研究显示，火星上存在一定数量的水，最明显证据是火星极冠的存在及其变化。探测结果表明：极冠中不仅存在水冰，而且夹杂着二氧化碳凝结成的干冰。
另据估计，火星表面风化层中可能贮藏一部分水，在高纬度地区地表以下可能有较大面积冰层。
若NASA真的可以证实火星上的资源可以供人类所利用，人类发展或将进入一个新的里程碑。
除这几大猜测以外，还有网友提出了最大胆的一种猜测：NASA正式宣布，火星已没有研究价值，停止对火星的研究，来，让我们继续下一颗星球……
本组稿件据新华社、国际在线
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NASA迄今为止在火星的重要发现
2013年2月
NASA确认“好奇号”在火星一块岩石上成功打洞，收集岩石粉末样本将用自身装备的仪器检测和分析。
2013年3月
NASA宣布，根据“好奇号”对火星基岩样品的分析显示，火星古代环境确曾适合生命存在。
2013年9月
“好奇号”发现，火星表面土壤按重量算约2%是水分。
2014年8月
“好奇号”拍摄的岩石断面，展现出了典型的距离河流入湖口不远处湖床沉积物的特点。
2014年12月
“好奇号”火星探测器采集到的数据揭示了火星盖尔陨坑中心位置的夏普山的形成之谜，夏普山极有可能是数百万年前大型河床的沉积物累积、风化形成的，而这对证明火星上曾存在湖泊的假设给出了有力支持。
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火星
火星，是离太阳第四近的行星，为四颗类地行星之一。火星直径约是地球的一半，体积为15%，质量为11%，表面积相当于地球陆地面积，密度则比其他三颗类地行星还要小很多。以半径、质量、表面重力来说，火星约介于地球和月球中间：火星半径约为月球的两倍、地球的一半，质量约为月球九倍、地球的九分之一，表面重力约为月球的2.5倍、地球的2.5分之一。
[中国网]
相关报道
专家解读：NASA如何发现火星液态水？
要达到好的宣传效果，要先吊足胃口——美国国家航空航天局（NASA）的宣传主管显然深谙此道。相信很多人仍对今年7月NASA另一个地球的“重大发现”记忆犹新，9月28日晚，NASA再度抛出“火星之谜已解开”的重磅新闻。虽然并非我们想要的发现“火星人”那种大发现，不过这次新闻发布会的成果确实有所不同，也足够分量：光谱证据显示，火星上现在就有液态水。
火星上一个面向西部的贾尼撞击坑（Garni）坑壁上的季节性坡纹
火星Coprates Chasma地区东北向倾斜的季节性坡纹（NASA / JPL-Caltech / University of Arizona）。图中黑色箭头所指部位显示了水流冲刷的痕迹。影像数据源自MRO上的HiRISE高分辨相机。右上角的小图为局部区域的放大图
发布会上的关键人物
早在新闻发布会举行之前，很多人从NASA预告将出席发布会的人员名单中，已经非常准确地猜到即将公布的“重大发现”是什么了。因为参加发布会的人员中有一位博士生Lujendra Ojha，他的出现给大家一个很强烈的信号，因为正是他发现了火星上的季节性坡纹，表明火星上可能存在发现液态水流。
Lujendra Ojha（个人网站：http://www.lujendraojha.net/）目前仍是美国佐治亚理工学院的一名在读博士生，酷爱摇滚乐，预计明年才毕业。2011年，当他还是亚利桑那大学的一名本科生时，从火星勘测轨道器拍摄的高清图像上，发现一些撞击坑的坑壁上存在暗色条纹。Lujendra Ojha把这些条纹命名为季节性坡纹（recurring slope lineae，RSL），认为可能与水流作用有关。
NASA本次新闻发布会，源于Lujendra Ojha作为第一作者发表在《自然？地球科学》上的一篇论文《火星季节性坡纹中发现水合盐类的光谱证据》。这篇论文于今年4月22日投稿，经过一番审稿和修改之后，最终于今年8月21日被同意接收。9月28日，这篇文章被挂到网上在线发表。
在这篇文章在线发表的同时，《自然？地球科学》网站发布了这篇文章的新闻稿，当然，编辑部并没有预料到这条论文会被NASA炒作成一个大热点，杂志社的华人编辑也没有把新闻稿译成中文以飨国内读者。
火星上Melas Chasma地区扇形细颗粒物质上发育的季节性坡纹（NASA / JPL-Caltech / University of Arizona），彩色影像源自MRO上的HiRISE高分辨相机
拍摄于不同时间的同一地区影像，显示季节性坡纹有时出现，有时消失据推测
什么是季节性坡纹？
季节性坡纹是一种颜色较暗（即反射率较低）的狭长条纹，在火星表面相当活跃。Lujendra Ojha发现，当气温上升时，季节性坡纹开始形成并发育壮大，一般在：当气温下降天气寒冷时，这些坡纹又会消失不见。即一般从春季开始出现，在整个夏季变得越来越明显，到秋冬季节逐渐消失。
多年观测发现，季节性坡纹一般在同一位置反复出现。据推测，这一神秘的地质现象可能与流水有关，直接关系到火星上现在是否有水这一重大命题。Lujendra Ojha和他的同事们一直在利用搭载在多颗火星轨道器上的科学仪器获得的遥感数据，研究这些季节性坡纹形成的地质过程或水文过程，解释其成因。这次，他们终于找到了证据。
水合盐类的光谱证据
简单地说，这次发现的主要成果，就是利用搭载在火星勘测轨道器上的高分辨率成像科学设备（HiRISE）和紧凑型火星勘测成像光谱仪（CRISM）获得的数据，发现了火星上存在水合盐类的光谱证据。
光谱分析是行星遥感中的常用手段。由于每种元素都有自己的特征谱线，因此根据光谱特征可以识别目标物质的成分。Lujendra Ojha为什么能从光谱数据中分析出火星表面有水呢？
首先，他利用HiRISE获得的高分辨率照片，识别出季节性坡纹所在的位置；然后，从CRISM的探测数据中提取这些位置及其周围区域的光谱，绘制成下图中的谱线。这些谱线中向下凹的地方称为“吸收峰”。由于季节性坡纹的光谱与水合盐类物质的光谱具有相同的吸收特征，推测季节性坡纹中存在水合盐类；最后，根据季节性坡纹中光谱监测到的水合盐类含量的变化，可以确定这些季节性坡纹是由水流作用形成的。
火星海拉斯盆地中发育的冲沟，宽1-10米（MRO于2011年1月14日拍摄，REUTERS/NASA/JPL-Caltech/Univ。 of Arizona/Handout）
季节性坡纹发育地区的光谱分析
上图中，a和b中的彩色方框为光谱测量的区域；c为光谱测量结果，不同颜色的谱线分别对应于a和b图中不同的测量区域。d为地面实验室内测得的各种含水盐类化合物的谱线。
由上图可以看出，季节性坡纹中的物质在1.48微米、1.9微米和2.14微米处有明显的吸收峰。其中，所有区域在1.9微米谱段都有明显的吸收峰，这一位置的吸收峰与地面实验室测得的高氯酸盐的光谱特征一致。
此前，高氯酸盐类物质已经在火星上的多处地点被发现，这次的发现增加了火星上存在宜居环境的可能性，下一步NASA科学家致力于研究这些卤水的来源及其储量。
火星Horowitz撞击坑中央峰上的季节性坡纹活动及其光谱特征
上图中，a为源自Horowitz撞击坑中央峰基岩的季节性坡纹（HiRISE影像，摄于第28个火星年），b为同一HiRISE影像中另一中央峰上的季节性坡纹（比例尺同a）。c图中的两条黑色谱线分别为CRISM测得的图a和图b中方框区域的光谱，彩色谱线为火星土壤光谱与各种盐类光谱混合的结果，从上到下依次为火星土壤与高氯酸镁、高氯酸钠、高氯酸钙的混合光谱。
火星上Hale撞击坑中央峰的季节性坡纹及其CRISM光谱
a为Hale撞击坑中央峰的季节性坡纹，上北下南，太阳光从左侧照入，影像源于HiRISE相机，摄于第31个火星年。b为a图中方框区域的红外光谱。
火星上Coprates Chasma地区观测到的季节性坡纹、冲击扇及其CRISM光
图中，a为Coprates Chasma地区源自基岩的季节性坡纹，黑色箭头为可能与水流作用相关的冲击扇。b中的彩色方框与a为同一区域。c中不同颜色的光谱对应a中方框区域的测量结果。
低温卤水具流动性
火星与太阳的平均距离约2.279亿千米。表面干燥、寒冷，且大气稀薄。火星的表面温度随地理位置、一天中的时间以及表面性质而变化。在黎明前温度最低，然后迅速升高，正好过中午后温度达到最高值，然后在下午迅速下降，随后慢慢地下降到黎明的低值。
由于火星轨道的偏心度，火星南半球夏季最高温度大约比北半球高30K，在很宽的纬度范围内都超过了273K，最高温度记录是仲夏季节的中午，在南纬25度处，记录到295K的最大值。最低温度是仲冬时节，南极极冠的温度可降到140K。在表面以下几厘米深度，日平均温度为210～220K；在冬季极区，温度降低到150K。
表面温度随天、季节和纬度有很大的不同，夏季最高温度可达17℃，但平均日温不超过-33℃。由于大气层很薄，日温度变化100℃是很平常的。在南北纬50°以上的极区，整个冬季的温度都很低（低于-123℃），使大气的主要组分CO2冻结成白色沉积物，形成极冠，由于极冠的季节性循环，表面总气压波动达30%。
由于火星表面气温往往低于纯水的冰点，因此纯净的液态水在火星上很难存在，而高氯酸盐的存在降低了水溶液的冰点。一般加入铵盐后的水溶液，冰点可降低至约零下40摄氏度，实验室中经过优化后的配方，水溶液的冰点可降至约零下80摄氏度。因此，即便在远低于零摄氏度的低温下，火星上的卤水也有一定流动性。
此外，由于水溶液中的高氯酸盐含量高，密度大，火星上的低温使水溶液黏度大。因此即便是液态，水溶液的黏度也可能上升2-3个数量级，就像我们办公室使用的胶水，流动性较差。这也是虽然在火星上观察到大量季节性坡纹，却至今没有找到液态水流的原因。
高氯酸盐有毒
迄今为止的多个火星探测器在火星表面探测到了碳酸盐、硫酸盐、氯化物等一系列地球上常见盐类矿物。遥感光谱及高分辨率相机的探测数据表明，火星北半球高纬地区分布着大量以石膏为主的硫酸盐，中低纬度地区的水手峡谷及附近低地广泛分布镁、钙硫酸盐；火星南半球中低纬度高原地区存在分布广泛的氯化物。
除了遥感测量外，机遇号、勇气号、凤凰号、好奇号等火星车在着陆区附近发现了一系列蒸发盐矿物。凤凰号着陆后在机械臂上冷凝的液体中探测到大气沉降形成的高氯酸盐，并发现火星近地表可能含有高浓度的卤水。
此次成果发布会上展示的火星液态水正是高氯酸盐为主的卤水。
高氯酸盐有毒性，会致畸。人体摄入高氯酸盐将抑制碘吸收，削弱甲状腺功能对婴幼儿也有致畸作用，会产生面部溃疡。
即便如此，有水总比无水好，哪怕是有毒的水，也远远比付出高昂代价从地球上运水要好得多。水是生命之源，火星上的水资源实在太珍贵了，没有水航天员在火星上将完全无法生存。虽然水在太阳系中非常丰富，火星上也曾经有过大规模的水，以及许多河流和湖泊。但此前在火星上还没有找到可用的水源，航天员生存所需的水需要就位生产或从地球上带去。地球上已经成熟的海水淡化技术和国际空间站的水循环利用技术，大大增加了人类在火星上就位取水的可能性。在国际空间站，不会有任何一滴汗水、眼泪或尿液被浪费，利用再生水回收系统，太空舱内收集的水分经过过滤、净化后循环利用。有位航天员曾经形象地说过，在国际空间站上，我今天喝的咖啡就源自昨天喝下去的咖啡。
富含高氯酸盐的液态水的发现增加了火星上存在宜居环境的可能性，下一步NASA科学家致力于研究这些卤水的来源及其储量。火星上是否存在或曾经存在过生命物质的问题一直以来是火星探测的热点与重点。由于直接探测生命存在技术困难，因此寻找火星上具备生命物质产生、生存与发展的环境条件成为解决问题的关键，旨在回答水的存在、水体发育程度、气候条件、土壤中微生物等。
根据地球的经验，只要有液态水并且有一定的热量，几乎肯定可以有生命存活。此次发布的重要成果，为下一步在火星上寻找生命提供了希望。当然，火星上的生命肯定只能是低等的微生物。
注：文中所有图片来自NASA。
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