行星地理

文 / 吴戈

( 2005年7月28日，欧洲太空总署公布“火星快车”探测船传回地球的高 清晰照片，照片显示火星的北极附近有一块直径达12.8公里的巨大积冰 )

土卫六的湖光山色

近来行星地理最重大的发现之一是土星的第六颗卫星“泰坦”上的湖面。地球的地理大发现，困难在于一叶障目，沿一个海湾航行数百公里，还以为即将穿过一个海峡。行星地理的困难则相反，虽然早在20多年前就有人推测“泰坦”上有充满液态甲烷的海或湖，但浓雾一直阻挡着它的细节，直到2006年7月22日“卡西尼”探测器掠过“泰坦”。在最近完成处理的雷达图像上，华盛顿空间关系研究所的艾伦·斯托凡博士惊讶地看到了星罗棋布的几十个湖泊。在距地球16亿公里的地方还有与地球如此类似的地形，令人始料未及。

“泰坦”上存在液体痕迹并不是最新发现，欧洲的“惠更斯”着陆器就发现过一些类似河道的特征，但迄今还从未找到“泰坦”表面有流动液体的迹象。最近发现的湖泊位于其北半球高纬度地区，总数超过75个，大小从方圆约2公里到64公里不等。

由于距太阳过于遥远，“泰坦”的表面温度低达零下183℃。在地球上以气体存在的甲烷在这里成了液体，正是它们形成了湖泊。但除了怪异的化学成分，这些湖在其他方面与地球上的湖并无二致。斯托凡根据雷达数据推测出这样一番景象:“甲烷－乙烷是透明的，像地球上的水一样，湖面还微微泛着波浪。如果你站在湖边，你看不出湖水的不同。它们有河道注入，形状、岸线等地质特征也非常熟悉。”当然，“离太阳太远的‘泰坦’不光酷寒，天空也非常暗，根本不是蓝色，天空和湖水都会有一层橙红色的调子，这一点会使你感到身处异域”。斯托凡补充道。

湖泊意味着“泰坦”不光是太阳系已知卫星中唯一有大气的，还是太阳系中第一个发现有活跃、流动的液态循环的地外天体。既然有湖，它还可能有雨、有侵蚀甚至有季节变化。这些在火星历史上也曾有过，但只有“泰坦”依然如故。斯托凡提出:“在地球上我们有水文学，对‘泰坦’恐怕不得不另造一个词，它是甲烷循环。”

( “惠更斯”号探测器飞向土卫六的想象图 )

“泰坦”的波光使人类研究气候和液体循环的视线延伸到地球之外。更重要的是“泰坦”上还有冰，虽然很快就会冻结，但很可能偶尔也存在液态水。这些都是构建生命所需的化学成分，非常类似地球最早期的情况。斯托凡估计:“我们一直认为‘泰坦’能告诉我们很多。现在终于发现了事实。如果能分析湖水和湖底的有机污泥，还会发现更多。不光是地质的，还有关于生命起源的事实。”

从“卡西尼”探测器2006年10月25日获得的图像中，科学家还在“泰坦”的赤道以南发现了一座长150公里的山脉，与美国内华达山脉相当。这座由冰组成的山脉高1500米，山脊上看似白雪皑皑，实际上覆盖的可能是甲烷雪或其他有机物，它们是“泰坦”的地质构造，像地球上的大洋中脊一样裂开后喷发出来的。

更加风光无限的险峰出现在土卫八“拉伯图斯”上。一条山脉与太阳系任何地方的山地都不同，它拔地而起达20公里，并且延伸到这颗星球的整个赤道。这样的造化已很难用内部地质运动的抬升来解释，行星地理学家借用了天外飞石的想象力。他们猜测:这颗年轻的星球可能本来有形成时残留的碎片构成的环，350万公里外的土星的引力鞭长莫及，碎石环便逐渐落到“拉伯图斯”的表面，堆成这条山脊。2007年9月，“卡西尼”将再次靠近土卫八考察。

火星的暗流涌动

( 2004年3月，NASA公布了“机遇号”火星探测车对火星进行探测的详细资料 )

从2000年起，火星上的环形山和其他凹陷的斜坡上逐渐发现了上万条水冲成的沟，还有北极附近沙丘的石膏矿和其他地区的黏土矿，都是过去湿润环境的标志。火星很久以前曾经有水已是不争的事实，最近火星漫游车甚至发现了9个月内有水冰云团存在，但一直没找到地表水，在火星轨道上运行的“火星全球勘测者”探测器不得不反复拍摄数百个地点。

直到这台已运行7年的探测器耗尽最后寿命前不久（2006年11月初它与地球失去联系，未能恢复），终于在火星30°以上纬度发现了两处近期存在地表水的明显迹象。在2005年9月的照片上，一座环形山的斜坡上赫然出现了数十米宽、延伸近1公里的冻结或淤积物，这是1999年同一地点照片上所没有的，很可能是大量水涌出形成的。另一张2005年的照片上也发现了2001年所没有的类似痕迹。

( 欧洲火星探测仪拍摄的火星上的奥林匹斯火山 )

这一消息一直保密到2006年12月初进一步证实后才公开。火星表面温度在-15℃到5℃之间，如果水是酸性的，结冰点会降低，仍能在地表流一阵子才冻结。负责控制“火星全球勘测者”的马林太空科学系统公司总裁迈克·马林说:“明显的涌水痕迹是地面水在一个冰坝后积聚，压力增大，将冰坝冲开的结果，冰坝则是地下水渗到较冷的地表后形成的。”据估计，这两处痕迹，水的流量曾达到7.5万～15万加仑。“如果你站在那里，这股水流下来，你可能要躲开。”该公司的肯·埃杰特说。这些水会很快冒泡和沸腾，倒不是因为热，而是因为火星大气压较低。另外，“火星侦察轨道器”强大的雷达也发现了火星极地表面下有多种水冰层。美国行星协会的布鲁斯·贝茨说:“就在几年前，公认的观点还认为，火星上有液态水是10亿年前的事了。”美国亚利桑纳州立大学的菲利普·克里斯藤森说:“这些新发现一再表明，火星表面是多么多变和活跃。”现在，美国和欧洲的火星探测器正纷纷调转镜头，期待着目睹火星的喷泉。

2006年3月13日，Google公司推出了“Google火星”交互地图搜索服务。这些地图放大后甚至能看到火星表面的山峦、峡谷、沙丘和环形山，但当空中俯瞰带来的人类视觉征服感放到行星空间，显然还是浮光掠影。就在火星表面，“机遇号”火星漫游车用与哥伦布的帆船接近的速度（约7公里/小时）一路走走停停，约21个月后，终于穿过一个崎岖的大平原，于9月27日到达维多利亚环形山。这里是距它2004年着陆的地点10公里以内最突出的地形。在10月3日的照片上，“火星侦察轨道器”发现了火星表面蚂蚁般的“机遇号”，甚至看到了它的车辙。“火星探索漫游车”首席科学家、康奈尔大学教授史蒂夫·斯夸雷斯说:“照片上小小的漫游车正停在悬崖顶部，这是我看到的所有行星天文学照片中最令人感慨的。”

( 2006年7月，“卡西尼”飞 船飞过土卫六时，发现其北 极附近存在湖泊的确凿证据 )

“机遇号”拍摄的第一张高清晰全景照片发现，维多利亚环形山方圆约有750米，陡峭的Cabo Frio山岬高度只有20米左右，但火星的地质史正蕴藏在这座环形山深处一些原封未动的沙丘中。现在的问题是，维多利亚山边缘的几十个山岬又高又陡，它们之间虽有浅浅的缓坡，但漫游车能否顺利开下山谷还未可知。上次陷入沙坑，“机遇号”花了5个星期才挣脱出来。“我可不想来一段自杀性的行驶。”斯夸雷斯说。因为漫游车的两台照相机相距太近，它现在甚至无法判断下坑的深度，不得不沿移到另一处边缘，换个角度拍照，并等待火星春季和夏季来临后，太阳能电池能获得足够的能量。

在地球上，人类的想象力早已顾不上眼前的难度，再次幻想着人类登上火星的日子。不过现在有个不安全的坏消息，欧洲航天局去年12月13日宣布:他们的“火星快车”探测器最新发现火星地下远比地表古老和崎岖，北半球低地和平原下埋藏着很多直径130至470公里的巨大撞击盆地，至今彗星的撞击仍比预计的频繁得多。

不管怎样，目前的数据表明:火星是一个动态的星球，内部的热源很可能将水和热流涌向表面，提供了维持某种地下生命的条件。定于2009年发射的“火星科学实验室”漫游车将研究有机碳循环，了解火星生命构成。耗资15亿美元的“火星天体生物学现场实验室”则定于2016～2018年发射，它是“海盗号”之后30年第一台专为搜寻外星生命而发射的航天器，将直接寻找现存的火星生命。

行星地理猜想史

开普勒就曾认为月球环形山是智慧生物所建，这遭到17世纪荷兰物理学家克里斯蒂安纳斯·惠更斯的异议，他认为这样的工程大得不合情理。惠更斯虽然最先提出我们所看到的金星表面只是大气层和云层，最先标出火星表面的大流沙等特征，还第二个描绘出木星大红斑，但他却认为木星上有大麻。他的思路是:要问为何木星会有4颗卫星，可以看看为何地球只有一个月亮。月亮除了夜晚提供一点光亮和引起潮汐外，还能给航海提供帮助。木星有4颗卫星，必定有许多海员，也就有船、有帆、有绳索，绳索便意味着有大麻无疑。

金星是个高温高压的炼狱，但早年有些专家恰好认为:明亮的云层反射掉大量阳光，金星表面其实是凉爽的。天文学家弗雷德·霍伊尔猜测:金星被“油海所覆盖，拥有的油量或许超出了得克萨斯最富有的石油大王的梦想”。

百余年前，意大利人斯基帕雷里宣称在火星表面发现了运河，这个发现激励美国人洛威尔看了一辈子火星，绘制出详细的运河图，直到20世纪60年代“水手号”发回第一批照片之前还在使用。火星运河的逻辑是:一颗衰败的行星为了调配日渐稀缺的水资源，居民被迫建造纵贯整个星球的水利工程。在洛威尔的时代，法国人曾悬赏巨资寻找外星人，但不包括火星。因为人们普遍认为火星人是不言而喻的事实。最初“海盗号”发回火星地面照片时，技术人员曾把它的天空调整为淡蓝色，后来才重新修正为橘红色。可见人们的想象多么根深蒂固。

1976年“海盗1号”的火星照片上发现了酷似“人脸”的地形，成为火星人的又一有力佐证。直到2006年9月26日，欧洲航天局公布的“火星快车”高分辨率照片才证明:那里不过是一片受到高度侵蚀的起伏不平的岩石。

木星根本没有一个固体表面，也就没有地理可言，但仍有人曾经想象，像大水母或者氢气球那样的生命形态可能漂浮在木星大气层中。直到1995年“伽利略号”向木星大气层深处释放的一个自杀式的探测器毁于高温高压，才断了这个念头。

火 星 地 名

“勇气号”漫游车着陆不到两个星期，为它计划路线的工程师就受不了“到那个环形山再向右转”的繁琐了。着陆点被命名为博纳维尔环形山，名字来自史前覆盖着今天大部分美国犹他州的大盐湖。

其实火星地名并非没有正式规则。19到20世纪初最早测绘火星的天文学家已经命名了一些山脉和平原。比如有两个半珠穆朗玛峰高的太阳系最大火山，就用上了奥林匹斯山的名字。现在，国际天文学联合会将直径不到100公里的环形山以地球上人口不到10万的小城镇命名。超过100公里的环形山则由已故行星科学家命名。

探索的脚步总是等不及学会的繁琐程序，精通地质探险史的火星漫游车小组成员杰姆·莱斯博士奉命建立了由组员投票决定的非正式命名体系。“勇气号”着陆地附近的环形山用湖命名，包括南极的、死谷的、美国大湖区的甚至贝加尔湖。“机遇号”着陆点附近则以著名探险船命名，比如“鹰”环形山，这是“阿波罗11号”登月舱的代号，还有南极探险家阿蒙森和沙克尔顿的船名。最著名的还是“勇气号”着陆点附近的“哥伦比亚山”，它的7个高峰用“哥伦比亚号”航天飞机牺牲的7名宇航员的姓命名，另有3座用3名在火灾中遇难的“阿波罗1号”宇航员命名。在漫游中研究的沙丘和石块就没有规则了，谁先分析数据谁就命名。 地理环形山天文泰坦火星大气行星火星卫星木星