火星七大谜题
Charles Q. Choi
译自SPACE.com
7、为何火星拥有两副面孔？
数十年来，科学家一直为火星的两副面孔而困惑。火星的北半球地势低而平坦，这里几乎是太阳系中最平坦光滑的区域了，它可能是由一度流过火星表面的水分塑造的。
同时，火星南半球的表面粗糙且密布环形山，海拔也比北半球的盆地高上2.5到5英里（4到8千米）。新近的证据表明，火星南北半球之间巨大的差异是很久之前冲向火星的巨型太空岩石导致的。
这张火星快车搭载的高分辨率立体照相机在2010年5月17日拍摄的照片展示了火星北极的部分地区在北半球夏至时的情景。图片提供：ESA/DLR/FU Berlin (G. Neukum)
6、火星上的甲烷源于何方？
甲烷是最简单的有机分子，欧洲空间局的火星快车探测器在2003年最先在火星大气中发现了这种成分。在地球上，大气中的大多数甲烷都是生命体产生的，如家畜吸收食物的过程。据信甲烷在火星大气中只能稳定存在大约300年左右，那么不论途径如何，甲烷必然是近年才生成的。
也有不借助生物产生甲烷的渠道，如火山爆发等。欧洲的ExoMars探测器计划于2016年发射，它将岩浆火星大气的化学组成，以了解更多关于甲烷的信息。
欧洲的火星快车探测器环绕着红色星球运转，其上装备了探测火星大气中甲烷的设备。图片提供：ESA
5、火星表面上当前是否存在水分？
虽然有大量证据表明，液态水一度流过了火星表面，当前红色行星的地表是否偶然存在流水仍旧是个未决的问题。火星的大气压很低，只有地球的1%左右，不足以维系地表的液态水。然而火星山坡上的暗色窄带表明，盐水可能每逢春季就会从其上流下。
这张结合了轨道成像以及三维建模的图片展示了火星上牛顿环形山内坡在春季和夏季的水流。图片提供：ESA
4、火星上有过海洋吗？
大量前往火星的探测器在红色行星上揭示出的大批地貌说明，这里一度足够温暖，液态水可以从表面流过。这些地貌包括看起来像是辽阔海洋的区域、峡谷网络、河流三角洲以及需要水分才能形成的矿物。
然而由于早年阳光要弱得多，当前的火星早期气候模型并不能解释温暖的气温是如何存在的。这使得一些人质疑这些地貌是否是由风力或者其他过程塑造的。然而仍有证据表明，远古的火星足够温暖，可以至少让表面的一个区域存在液态水。其他发现表明远古的火星一度寒冷潮湿，并不是人们通常所认为的干冷或湿热。
在这张基于NASA火星轨道激光高度计获取的地形图绘制的艺术作品中，远古的海洋据信在30亿年前覆盖着古老的火星，海水可能是从地表裂隙涌上来的。图片提供：G. Di Achille
3、火星上是否存在生命吗？
第一架在火星上成功着陆的探测器是NASA的海盗1号，它带来了一道至今无解的诱人谜题：火星上是否存在生命的迹象？海盗号探测器进行了第一次也是迄今唯一一次在火星上搜索生命的尝试，它的发现今天仍被人激烈争论着。海盗号发现了氯甲烷、二氯甲烷等有机分子。然而对这些成分的反驳是，它们属于从地球带来的污染物，也就是在地球上准备期间用来清洁探测器的液体。
如我们所知，火星的表面对生命非常不友善，如严寒、高辐射、超级干旱等等。然而地球上就有无数生物在极端环境下存活的例子，如在南极洲干燥谷寒冷而干旱的土壤以及智利阿塔卡马沙漠超级干旱的区域。
实际上地球上只要有液态水存在，就有生命，而火星上一度存在海洋的可能性让很多人考虑火星上是否有过生命的演化，而如果这个问题的答案是肯定的话，这些生命是否至今还存在着。回答这些问题可能会帮助我们了解生命在宇宙中的其他地方有多么的普遍，或者是多么的不普遍。
在火星子午高地平原发现的小球状结构主要由赤铁矿组成，这是另一条线索，表明过去这里是富含水分的。上图是一张假彩色合成图，由全景照相机使用红外、绿色和紫色滤光镜拍摄的3张照片合成而来。图片提供：NASA/JPL/Cornell
2、地球上的生命是源于火星的吗？
人们在南极洲发现的火星陨石（天体撞击将其从红色行星表面掀起）拥有与地球上的细菌产物类似的结构。虽然此后的大陆研究表明，用化学而非生物过程可以解释这些结构，争论仍在继续。这些发现确实给出了一种引人入胜的可能性，也就是地球上的生命实际上是很久以前起源于火星的，随后它们被陨石带到了地球上来。
有科学家认为，大约39亿年前，地球遭受的太空岩石轰击为微生物带来了理想的环境。图片提供：NASA/JPL
1、人类可以在火星上生存吗？
为了回答火星上是否存在生命这个问题，实际上人们可能需要前往那里来找出答案。
到了1969年，NASA的计划是在1981年之前实现载人登陆火星，并在1988年建立永久性的火星极地。然而进行载人星际航行必然要面对科学技术挑战。人们必须要应对旅途的严苛，其中包括食品、水以及氧气问题、微重力环境下的有害影响、火灾以及辐射等情况的可能威胁以及宇航员远离救援数百万英里并且在数年的时间内被限制在一起的情况。在另一颗星球上着陆、工作并生活，最后从那里返回的过程也会带来大量的挑战。
然而看起来宇航员在急于找到答案。举例来说，今年参与火星500计划的6名志愿者在模拟飞船中生活了将近一年半，这是迄今进行过的为期最长的太空飞行模拟项目，它的目的是从始至终模仿载人火星探测任务。还有更多的志愿者在准备从事前往火星的单程旅途。以岩石为食的小型微生物可以在火星上挖掘珍贵的堤外资源，并为第一批人类殖民者铺路，而农民可以在火星表面上种植庄稼。人类是否可以前往火星这个问题的答案很大程度上取决于是否可以说服当局前往那里。
在火星500计划中，成员在模拟的火星地表上进行“火星行走”的训练。这片地表大约长10米，宽6米，是以古谢夫环形山为蓝本建造的。在“地表”上，他们进行了模拟研究，包括驾驶火星车、使用传感器采集物理和化学测量数据等。图片提供：ESA/IPMB
