火星真係有水？一世紀的探索由科幻變事實　為何現今卻是不毛之地

水是生命之源，正是在液態水的環境中，包括蛋白質在內的各種有機大分子才能互相混合，進而通過各種化學反應來形成更複雜的結構，最終演化成真正的生命體。到目前為止，人類還沒有發現任何一種生物能在沒有水的情況下生存。所以，人類對火星上是否有水特別感興趣，也就不足為奇了。
以下內容節錄自《宇宙奧德賽：漫步太陽系》

早在19世紀末，就已經有人猜測火星上有水。其中的代表人物是美國人帕西瓦爾．羅威爾（下圖左）。1894年，他在亞利桑那州弗拉格斯塔夫市的附近建了一個以自己名字命名的天文台，即羅威爾天文台。這也是世界上第一個建在高山上的天文台。

羅威爾一生中有兩大夙願，其中一個是找到火星人。在此後的15年間，他一直用羅威爾天文台的望遠鏡來觀察火星，還寫了3本關於火星的書。在這些書中，羅威爾自己腦補了一個特別科幻的畫面：火星上遍佈着縱橫交錯的運河，運河上航行着大量的商船，而商船上又有很多忙碌的火星人。這些書後來毀掉了羅威爾作為一個天文學家的聲譽，也讓他成了學術界的笑柄。 此後半個多世紀的時間裡，由於無法近距離接觸，火星上有沒有水一直是一個科幻問題。

直到1964年，NASA的水手4號才成功飛越了火星，並且傳回了第一張火星表面的照片。這張照片還被NASA作為禮物，送給了當時的美國總統林登．詹森（上圖右）。通過研究水手4號發回來的照片，科學家們宣佈火星的表面很像月球，看不到任何存在液態水的跡象。因此，火星就被人們視為了一個毫無生機的不毛之地。

但到了1971年，情況發生了戲劇性的反轉。NASA的水手9號成功進入了環繞火星飛行的軌道，並拍了很多關於火星地表的清晰照片。其中一張照片展示了一個相當獨特的地貌，看起來像一個被水沖刷而成、但現在已經乾涸的河谷。這個後來被稱為斯卡曼德洛斯河谷（下圖），就是火星上曾經存在液態水的第一個間接證據。

至於直接證據，則要一直等到21世紀。 2001年，NASA發射了火星奧德賽號探測器，對火星的地表進行了地毯式的搜索。正是這次搜索，在火星的北極地區發現了大量的冰。這樣一來，火星上有固態水就成了板上釘釘的事實。

而在2003年，美國啟動了火星漫步者計劃。這個計劃把兩輛著名的火星車，勇氣號和機遇號，送上了火星。通過對着陸地點的地下土壤進行分析，這兩輛火星車發現了一個驚人的事實：火星上曾經存在過一個湖泊和一個海洋。這個發現被《科學》雜誌評為了2004年的十大科學突破。

現在人們已經達成共識，火星上曾經有大量的水，甚至像地球一樣擁有過海洋。上圖就是NASA基於火星地質資料所重構的火星在40億年前的樣子。

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現在問題來了。既然火星上曾經擁有過海洋，那麼現在為甚麼會變成了一個宛如月球的不毛之地？

我們首先想知道的是，火星上的液態水是怎麼消失的？答案是，有一部分凝固成了冰，另一部分則蒸發成了水蒸氣。地球大氣層是阻止水蒸氣逃逸的關鍵所在。由於火星大氣層極其稀薄（大氣壓只有地球的1%），這些水蒸氣能暢通無阻地逃逸到太空中。久而久之，火星表面的水就蒸發殆盡了。

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我們要繼續追問了，為甚麼火星大氣層會如此稀薄？答案是，全被太陽風颳跑了。太陽日冕物質拋射會產生太陽風，這些高能帶電粒子進入火星大氣層後，會把自身的能量傳遞給火星的大氣分子，從而使它們得以掙脫火星引力的束縛而逃逸到太空中。NASA於2014年發射的馬文號探測器發現，太陽風目前仍在以100克．秒-1的速度剝離火星大氣。經過幾十億年的日積月累，火星大氣層自然就消失殆盡了。

還有一個問題，為甚麼地球能安然無恙，火星卻被折騰成了今天的慘狀？地球擁有一個強大的磁場，從而構成了一個天然的屏障，讓構成太陽風的高能帶電粒子在進入地球大氣層之前就發生了偏轉。換句話說，地球的磁場阻止了太陽風的入侵。火星就沒有這麼幸運了。火星的質量只有地球質量的10.7%，這讓它的散熱速度變得非常快。因此，火星內部很快就冷卻了下來，這讓火星失去了它的磁場。沒有了磁場的保護，自然就無法再阻止太陽風的入侵了。

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我們來做個總結。從19世紀末開始，人類就一直想知道火星上到底有沒有水。在經過100多年的探索以後，科學家終於利用勇氣號和機遇號這兩輛火星車，確認了火星上曾經存在過海洋。事實上，火星液態水的消失，很像是一連串倒下的多米諾骨牌。火星內部冷卻，讓火星磁場消失，從而使火星大氣層被太陽風剝離，進而導致火星上的水蒸氣逃逸到天空中，最後把火星變成了一個沒有液態水的不毛之地。

2018年6月7日，NASA召開了新聞發佈會，宣佈了好奇號火星探測器的一個重大發現：它在火星上一個名為蓋爾的撞擊坑裡打洞，然後發現了火星地表存在有機分子的確鑿證據。因為有機化合物是構築生命的基石，所以好奇號的發現讓火星存在生命的可能性大幅增加。毫無疑問，在未來的數十年間，火星必然成為人類太空探索的焦點。

書名：宇宙奧德賽：漫步太陽系
作者：王爽

【本文獲「中和出版」授權轉載。】