星空万象

在太空中看地球，会发现这是一个生机盎然的世界，有大陆有海洋，有绿地有沙漠，有火山喷发遗留下来的壮观遗址，有板块运动形成的丰富多彩的地形，偶尔还能通过地震听到地球脉搏的“跳动音符”，这里一切的生机勃勃都来源于地球上的各类生命和地球本身的地质活动。

彩色地球 图片来源：视觉中国

同为太阳系八大行星之一，火星算得上是我们地球家园的近邻了。那么，火星的情况如何呢？

八大行星 图片来源：视觉中国

火星——地球的“孪生姐妹”

作为地球上的高级生物，人类发明了无人探测器登上火星，传回的照片显示那里是一片荒芜死寂的砂石世界，十分凄凉。

火星表面

要知道，火星可是地球的“孪生姐妹”呀！它们都诞生在46亿年前，并大致遵循着相同的演化轨迹。在形成的早期阶段，“姐妹俩”都有活跃的内部化学反应，都有原始混沌大气以及火山喷发。它们同样有高山峡谷，同样有南极北极，同样有四季变化……

然而，体积的巨大差异终究还是导致两颗行星走上了截然不同的演化之路。

地球和火星 图片来源：视觉中国

相比火星，地球“个头较大”，巨大的体积有着先天优势，可以保存更多的内部热量，地核的外核长期维持熔融态，地幔上部是岩浆发源地的软流层。由此产生的磁场能够保护地球大气层避免被太阳风吹散，地幔的对流活动则产生板块运动、火山喷发和地震，活跃的内动力使得这些地质活动源源不竭。

地球磁层保护地球大气层不受太阳风吹散

再来看火星，很小的体积导致内部热量快速散发，逐渐冷却。诞生不过几亿年的时光，逐渐失去了活跃的内部“发电机”。失去了内部动力后，诸如板块运动和火山喷发等地质活动也几乎不存在，磁场也随之消失，没有了磁场，火星表面彻底被太阳风洗礼，大气层变得非常稀薄。种种迹象似乎都在表明火星已然“作古”。

等等，先看看科学家的发现。

火星上有峡谷

太阳系已知最长、最深的峡谷在哪里？

火星表面有一道巨大的地质断裂带，前后延展超过4500公里，最宽的地方超过600公里，深度则达8公里，这种规模比地球上任何一处的大峡谷都要宏伟，算得上是太阳系的峡谷之王。从火星照片就可看出，它就像是火星“脸上”一道宽大的“割痕”。在1972年，人类探测器“水手9号”发现了这个峡谷，“水手谷”因此得名。

火星照片，中间是水手谷

地球上也有相似的地质景观，例如美国的圣安德烈斯断层，它就处于向西南运动的北美板块和向西北运动的太平洋板块交界处，是地球表面最长和最活跃的断层之一，因地壳板块运动形成。

地球上圣安德烈斯断层

虽说水手谷的来源之谜至今还未解开，但科学界普遍认为很可能与西面的塔尔西斯高原有密切关系。在火星最初的10亿年，随着高原地区的隆起，岩浆活动加剧，拉伸周围地壳，形成了这种巨型峡谷的地貌。

试想一下，假如这种大峡谷出现在地球上，很大可能是与地质作用有关。那是否也意味着，火星上曾经有过地质活动呢？

火星上的火山遗迹

别看现在火星死气沉沉，它曾经也有火山喷发！火星上有太阳系已知的最高、最大火山——奥林匹斯山，高度超过21.9千米。就连地球上最高山峰珠穆朗玛峰的高度也还不到它的1/2。奥林匹斯山是盾状火山，宽约600公里，占地约30万平方公里，可想而知火星上的这座火山有多大！

火星上最高、最大火山——奥林匹斯山

奥林匹斯山附近的巨型火山

除了奥林匹斯火山，附近还保留着三座巨型火山，以及大量的山脊和断崖。之前科学界大都认为，由于火星太小，较快的内部冷却速度不允许它存在板块活动，研究人员更倾向于将这种地貌特征归为滑坡等事件。随着更多研究发现的出炉，有科学家则认为这可能是火星在过去25万年间板块活动的证据，板块运动在火星地质历史中可能占有重要地位。

发现火星震

为了窥视火星内部深层结构奥秘，收听火星大地之音，人类使用能够感知火星“脉搏”的火震仪，记录火星震发生时的信息。“洞察号”的火震仪已探测到数百次的火星震，比想象的更加频繁，而且还捕捉到了强度相当于规模3到4级的火星震。

“洞察号”洞悉火星内部

科学家称，火星震动率跟地球与月球类似，是一直在摇晃的“活”星体。

火星上发现甲烷

16年前，人类的火星探测器发现火星大气中存在甲烷。当时就在科学界引发了激烈争论，这是为什么呢？

来看看地球上的甲烷。甲烷本身在大气中存在的状态并不稳定，通常在12年内就会被分解掉，要想使甲烷在大气中保持稳定存在，持续产生甲烷的“来源”必不可少。在地球上，这个来源主要是生命活动。

这就不难理解为何科学家对“火星大气中有甲烷”这个重大发现争论不休了。

由于意义重大，火星大气中是否真的存在甲烷需要进一步验证。科学家又对2013年两个火星探测器在盖尔陨石坑附近观测的数据进行研究，这两个探测器观测的时间间隔仅有一天，分析结果证明了甲烷气体存在的可信性。

随着科学探测的深入，科学家又发现火星甲烷浓度随季节而呈现周期性变化，并经常在北半球夏季末时达峰值。甲烷气体的来源已是待解谜团，现在又新添季节性变化这个新约束。

对比地球，绝大多数甲烷的制造者是微生物，这样是否可以推测，火星上的甲烷也来自微生物呢？但是，也有可能是因某种地质活动而产生，且或许还有更多的可能性。

写在最后

从火星表面沧桑的大峡谷到火山喷发留下的遗迹，我们可以推测火星在诞生早期的远古时代曾经活跃过。当代人类探测到“火星震”，倾听火星的“心跳”，尽管这个心跳很微弱，但至少这是火星还没有完全进入“死寂”的证据。更多的证据还在收集当中，例如，季节性变化的甲烷有可能也是火星上的生物活动过程或地质过程。

火星还有很多待解之谜等待人类去揭秘。

探索火星正当时，中国天问一号、美国毅力号和阿联酋希望号，正怀揣人类使命奔赴火星！

相信关于火星的许多“问号”一定会被拉成“感叹号”！

（作者单位：中国科学院月球与深空探测总体部 中国科学院国家空间科学中心）

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