【時事焦點】NASA發現了火星上有液態水的證據

■NASA公佈了火星偵查軌道器(Mars Reconnaissance Orbiter, MRO)最新的研究結果,顯示目前的火星表面會斷斷續續的有液態水的存在。

PHOTO:NASA
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撰文|陳勁豪

在太陽系中,火星一直被認為跟地球最為相像,而且最有可能有著生命的存在。如果以地球的標準來看,產生生命的三要素是陽光、空氣、水。火星上有陽光,有稀薄的大氣層,因此火星上是否有水的存在,一直是科學家矚目的焦點。

過去的研究已經知道,火星的極地存有冰冠,也就是大量的結冰水。由此為出發點,科學家一直想知道,火星上會不會有液態水。但是要在火星上直接發現液態水其實相當困難,因為火星氣壓大約只有地球的百分之一,這使得在火星上,水的沸點大概只有攝氏十度左右。也就是說,只要溫度稍微高一點,火星上的液態水變成水蒸氣飄走而消失的無影無蹤。

所以這次NASA利用間接的方法來證實火星上有液態水。他們利用MRO來觀測火星一些山坡上帶有結晶水的鹽類所留下來的痕跡。他們注意到,這些痕跡在溫度較高(攝氏零下十度以上)的季節顏色會變深,而且會延伸到更下面的地方;但是在溫度較低的季節,這些痕跡便會消失。由於這種週期性出現的性質,這種結構被稱為季節性斜坡紋線(recurring slope lineae, RSL)。

為了仔細研究這些RSL的結構,Georgia Tech的研究生Lujendra Ojha利用MRO上的HiRISE儀器來對火星上十多個這種類似結構拍攝高解析度的影像。這些影像並用來跟MRO上的CRISM光譜儀(Compact Reconnaissance Imaging Spectrometer for Mars, CRISM)得到的結果相比較。

利用光譜儀,Ojha等人發現這些帶有結晶水的鹽類是高氯酸鹽(perchlorates)。這種高氯酸鹽可以把水的冰點降到零下70度,所以即便週邊環境很低,水還是能以液態水的形式存在(或是更精確的說,是鹽水)。所以簡單的說,這些季節性斜坡紋線可能是火星溫度高的時候,由這些帶有氯酸鹽的鹽水流動所留下來的痕跡。

事實上,NASA過去的火星表面探測器已經直接在火星表面上發現了這些高氯酸鹽的存在。這次的發現可以說是把這些高氯酸鹽跟液態水的存在直接連起來。

而這個週期性的現象,似乎也表明這次所看到的液態水中,所含的鹽分可能不太高,因為如果鹽分含量夠高,水的冰點便會降到非常低,也就是說,即便是到了火星的冬天,含鹽量相當高的水應該也可能可以自由流動,而不會因為火星的溫度變化而有週期性流動的情形。

這次的研究結果,主角是MRO。MRO自從2006年抵達火星之後,便利用所搭載的六項科學儀器對火星進行仔細的探查,所以可以對許多特別的區域進行重複研究,並累積大量的資料。透過這種長期而大量的數據,科學家才得以根據這些週期性的現象來得到這次的結果。

如果火星上真的有液態水,那麼對未來的探測火星任務也會有重大影響,因為這可能表示太空人到火星之後,可以就地取材獲得所需要的水分,而不用全部由地球攜帶。

然後那個電影裡被丟包在火星上的植物學家,也不用那麼辛苦的收集水了。

原始論文
Spectral evidence for hydrated salts in recurring slope lineae on Mars
Nature Geoscience (2015)
doi:10.1038/ngeo2546

參考資料
NASA 2015/09/28: NASA Confirms Evidence That Liquid Water Flows on Today’s Mars
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作者:陳勁豪 科教中心特約寫手,從事科普文章寫作。2011年於美國紐約州立石溪大學(SUNY at Stony Brook)取得博士學位,研究主題為相對論性重離子碰撞(Relativistic Heavy Ion Collision)。長期擔任中文科學新聞網站「科景」(Sciscape.org)總編輯。

 

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