远古火星的暴雨有多大?

文章来源:健康时报 2020-09-01 11:48

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1877年,在火星大冲(距离地球最近)的时候,世界各国的天文学家纷纷拿起望远镜观测这颗红色的星球。

为了绘制一张精准的火星地图,意大利天文学家乔范尼·夏帕雷利也把握了这次机会,进行了认真的观测。他意外发现,火星表面遍布着一些纵横交错的条纹,马上向世人宣布了这一发现。他用意大利语中Canali这个单词来形容这些条纹,其含义为沟壑。

但是,在翻译到英语的过程中,不知是翻译者的纰漏还是有意为之,竟然将这个词语翻译成了canal,也就是运河的意思。众所周知,运河指的是人工开凿的河流。这样一翻译,无疑会误导读者以为火星上有生物在活动。于是,这个新闻马上被引爆,成为了全世界关注的焦点。

错误是不可能永远维持下去的,最终的结果证明,火星并没有人。所谓的“运河”,真的只是一些沟壑,并没有河水在其中流淌。

即便如此,这不能证明火星上没有水。科学家们仍然进行着不懈的努力,希望找到火星表面的水。幸运的是,他们的努力没有白费,今天的火星表面真的有少量的水冰。而更加令人兴奋的是,在几十亿年前,火星远比现在甚至比今天的地球还要更加湿润,它的表面也有大量液态水组成的湖泊,是一个非常宜居的世界。

而最近的研究表明,曾经的火星不仅湿润,甚至可以说“泡在了水里”。而且,一旦远古火星下起雨来,更是让生活在地球的我们震惊不已。

了解远古火星的环境并不是一件容易的事,通过火星探测器对其地貌和化学方面的研究,科学家们建立了火星曾经的气候模型。这让我们知道,火星曾经拥有着大量的液态水,并且还有着丰富的降雨和融雪过程。

德克萨斯大学的科学家们最近的研究显示,火星在35-40亿年前曾经下过非常严重的暴雨,甚至导致湖泊决堤,湖水满溢出来,在火星表面横流。行星科学家Gaia Stucky de Quay介绍说:“这一点非常重要,因为在35-40亿年前,火星表面被液态水所覆盖,大量的雨水和融雪都可以填满这些沟壑和湖泊。”

利用卫星图像和对地形的研究,他所在的研究团队对火星表面的96个湖泊盆地,这些盆地都是被认为数十亿年前的火星湖泊所留下的遗迹。这些盆地可以大致分为两种,一种是开放盆地,它们是由于湖泊的水满溢出来而破裂形成的;另一种是封闭盆地,顾名思义,它们的结构相对完整,没有遭到类似的破坏。

通过对这些盆地的地形进行测量和分析,科学家们能够推测出到底需要多少的降雨量和融雪量,才能将盆地填满以至于溢出来,但又不使其破裂。如果有一个开放盆地和一个封闭盆地由同一条河流来输水,那么研究人员就能够推测某一次降雨量的最大值和最小值。

在这个过程中,他们发现了远古火星表面惊人的降雨。在可能持续了几天或者几千年的暴雨之中,远古火星所承受的降雨量可能达到了4-159米(13-520英尺)。要知道,我们今天测量地球的降雨量都是以毫米为单位,并且24小时之内降雨量达到50毫米就算是暴雨级别。但是,地球的暴雨和远古火星的暴雨相比,连毛毛雨都算不上。

不过,虽然这样的地形痕迹在整个火星的各个区域都能见到,但这种暴雨也算不上是对每个角落都“雨露均沾”。其中一些开放盆地所处的区域,在地球上属于半干旱的地区,和那些降水量较高的地区相比,这里获得的降水应该会较少一些。

另外,作者在论文中强调,他们这一次研究所得到的降水量范围是基于临界事件,也就是湖水决堤事件,而不是降水的累积量。也就是说,这些决堤事件都是来自于单独的一次巨量降水抑或是短时间内的连续降水。而这样的降水事件,可能在几十亿年前的火星上出现了很多次。

“实际上,溪谷入口的侵蚀体积要求累积的降雨量超过了盆地的储水量,这也意味着有反复的径流事件发生。”作者在论文中写道。换句话说,一直连接到湖泊内部的深层沟渠很可能是经历了多次疯狂的暴雨后被冲刷出来的,而这样的暴雨也会多次填满整个湖泊。

不过,最近也有一些科学家的发现与本次研究相悖。这些科学家认为:这些火星沟渠并非是单纯靠雨水的冲刷就可以形成的,他们认为Stucky de Quay等人的研究对远古火星的降雨量存在着计算上的错误,导致了对当时那些暴雨的高估。

但不管怎么说,即使存在高估的可能,远古火星的降水也一定本身就具备着相当惊人的规模。在数十亿年前,那里可能是一个比地球更加湿润的世界,甚至可能更加适合生物居住——毕竟那时候的地球还很贫瘠。

然而时过境迁,如今地球成为了最适合生命存在的天体,而火星则只剩下满目的荒凉。除了两极冰盖有一点水冰之外,火星表面找不到任何流动的液态水。

Stucky de Quay形容火星说:“如今它已经是彻底干燥的了,我们正在尝试它曾经到底拥有多少的水,以及它们到底去了哪里。”

这也是本次研究的目的之一。也许降水量的估算可能有偏差,但是远古火星的气候还是值得相信的,它如今的荒凉也是有目共睹的。这样的研究有助于我们建立火星表面的气候模型,了解火星的气候变迁,同时也可以思考如何让火星重新变得宜居,并且不再荒凉。

人类的目标就是要移民火星,我们不能重蹈曾经的覆辙,那就要求科学家必须清楚地了解我们在火星上到底会面对怎样的环境和气候。如果不了解火星历史的变迁就贸然移民火星,可能就会遇到毁灭性的灾难。那样的移民,无异于自杀。

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