火星再发性坡地线状结构新探：或许无关流水？
去年在行星科学领域的爆炸性新闻，除了新视野号揭示出的冥王星风景之外，恐怕就要数当代火星上存在流水的论断了。这当然不是说人们在火星表面观测到了水体，而是说经由一类夏季出现、名叫再发性坡地线状结构（RSL）的光谱和外观特征，研究者当时认为它们最可能的成因就是存在含盐分的水流，而且水分可能是从地下渗出的。然而上月，来自亚利桑那大学的Matthew Chojnacki和认定RSL水成起源的领导者、来自佐治亚理工学院的Lujendra Ojha连同合作者通过对RSL作了进一步分析，发现之前的结论可能并不全面。
从外观上看，RSL是一类窄而暗的特征，往往出现在陡峭的岩壁上，并且在高分辨率图像中随着季节的变化消长，又离散分布于中低纬度以至赤道地区的向阳地带。正是这些时间和空间特征让人们自数年前发现RSL以来就将其与水体作用联系在了一起，这一切在去年9月底的新闻发布期间达到了高潮。考虑RSL的外形与光谱都能够利用镁和钠的水合高氯酸盐以及氯酸盐来解释，当时Ojha的小组指出，现今火星上季节性含盐流水的存在可能是这类条纹的最佳可能性。至于流水的来源，不少人将其归结为地下水。当然，由于至今也没有人在火星上直接看到过水流，所以有关RSL的推论也都是假说而已。而且就算液态水存在，它们的来源也是个让人困扰的问题。
火星上霍罗威茨（Horowitz）环形山中RSL随季节的消长。（图片提供：NASA/JPL-Caltech/Univ. of Arizona）
这次研究者又将目光瞄准了火星上最庞大的峡谷系统——赤道区域水手谷中段和东段的梅拉斯（Melas）与科普雷特（Coprates）深谷。一来这里是RSL现象的密集带之一，该现象的出现密度堪称全火星之最；二来在去年召开的第一届载人火星登陆研讨会上，该区域也被提议为NASA载人火星任务的候选着陆点之一。如果深谷中的RSL确实与水相关，未来莅临火星的宇航员将由此获得无价的实地资源——就算这种盐水不能饮用，他们也可以通过电解过程将水分解为氢和氧作为飞船燃料，大大减低对出发时所携带物资的需要。
梅拉斯与科普雷特深谷中的RSL分布图，其中绿色表示得到完全确认的RSL；橙色表示观测到增长或消失的部分阶段，但没有得到全过程覆盖的疑似RSL；红色表示外观与RSL相似但未观测到变化的候选地点。（图片来源：Chojnacki et al. 2016）
Chojnacki等人利用火星勘测轨道飞行器HiRISE照相机的影像资料，在梅拉斯与科普雷特深谷中辨认出的RSL总数是41处，其中有23处得到了非常确切的认证，也就是说探测器拍下了它们从逐渐增长到消亡的全过程，而且在下一个火星年还目睹了它们的再生。在这两处深谷中，RSL的数量多且所处环境多样。从滑坡到孤山，从基岩到外露的岩堆，从谷底的环形山到孤立的山峰侧壁，甚至还有可能的沙丘，都出现了RSL的身影。
水手谷中的RSL分布环境之一：梅拉斯深谷中部的加尼（Garni）环形山。这里的RSL在南向山坡上出现于北半球的秋冬季节，而在北向山坡上出现于北半球的春夏时分。（图片来源：Chojnacki et al. 2016）
水手谷中的RSL分布环境之二：基岩环境（a，b）与岩堆
（c，d）。（图片来源：Chojnacki et al. 2016）
水手谷这一区域内的RSL分布的高度差达到了将近9千米。总的来说，它们大多位于崖壁的中段或下段，还有少量处在滑坡地貌上，而位于谷底环形山壁上的只有3处。作为比较，火星上其他存在RSL的区域均为中纬度地区的环形山侧壁。另外不少表现出RSL的山坡上还出现了小规模地形变化的迹象。不过值得注意的是，水手谷地表反照率较高的西段却几乎没有发现过RSL。这可能跟东段和中段富集有暗色沙丘有关。
水手谷的RSL分布地形图，图中红色表示高海拔区域，蓝色表示低海拔区域。（图片来源：Chojnacki et al. 2016）
假定水手谷中部和东部的这些RSL跟先前猜测的一样，是由流水形成的，而且水分来自很多人假定存在的地下水，问题就来了。为了形成火星上所有这些季节性条纹，每个火星年都需要105到106立方米的液态水供应，足以灌满数十个奥运规格的游泳池。如果说这些水分源自地下冰层季节性的融化，那么必须要指出的是水手谷位于火星的赤道区域，夏季温度较高，可能能够达到零上20摄氏度左右。所以此地就算曾经存在过地下冰层，冰体也早就该消耗殆尽了。另一种假说是认为存在地下的局域性水源，水体经由裂隙上升到表面，形成条纹。但梅拉斯与科普雷特深谷中的RSL分布区域过广，更何况它们还集中出现于山坡中部而非谷底，这样的地形并不很适合地下水的大量涌出。所以去年Ojha等人提出的流水形成RSL的机制可能未必正确，至少不适用于水手谷。
剩下的可能性还有两种，一是大气中的水分影响，其实这一条在去年也有人提到过。地表沉积的易溶盐分会吸收大气中的水分并溶解其中，尤其是在温度与湿度都满足要求的时候还能束缚住较大数量的水分，形成盐水滩。甚至地下水蒸发加大当地湿度，让更多盐分重新潮解的大气与地下水混合过程也可能在其中发挥作用，让水分可能的影响范围远大于单凭地下水本身。另一种可能性则是完全不涉及水分的“干流”，单凭季节性温度变化诱发的固态颗粒流形成类似流体的效果。干流形成RSL所需的水分数量要比水流理论低至少一个数量级，而且所成效果也丝毫不差。
所以Chojnacki这次的结论倒也算不上推翻去年火星上存在流水的发现，只是对流水的可能来源有了进一步的论断，将地下水这种可能性至少是在水手谷中排除掉，另外提出毋须过多流水即可形成RSL的新说。实情如何，就需要进一步的火星勘测与地面实验来验证了。
而对于未来的火星探险家们来说，在没有进一步的实地勘察结果之前，最保险的措施恐怕就是带足物资出发，以防在火星上遭遇没有退路的状况——如果RSL源自干流而非流水的话。
