| Home | News | Magazine | Library | Encyclopedia | Review | Essay | Forum |
2002
|
|
|
|
|
|
图：水手9号宇宙飞船队太阳系中目前已知的最大火山尼克斯·奥林匹卡( Nix Olympica )进行垂直高空摄影所摄四张空中照片的拼嵌地图——国家航空和航天局提供。 水手 9 号宇宙飞船在 1971 年进行了有重大历史意义的飞行，对火星上的山和高地进行了一系列新的权威性的直接测量。根据水手 9 号飞船上的紫外线分光仪、红外线干涉仪以及 S 波段掩星试验的结果，绘制出了一些略为完整的高地地形图。但有关火星山脉最引人注目的资料却来自电视研究。 水手 9 号飞船从火星发回的第一批照片，甚至在飞船 1971 年 11 月 14 日进入火星轨道之前就得到了。这些照片所展示的是一个几乎完全没有特色的行星。其南极帽可以模糊地分辨出来，但一个多世纪以来一直看见并争论不休的亮区和暗区标志却根本找不到。这并不是电视摄象机出了毛病，而是由于发生了一场波及整个火星的极为壮观的尘暴。这场尘暴从九月底开始，一直到一月初还没有明显减弱。 在飞船进入轨道之前的最初的一些照片，以及进入轨道后的头几天所拍摄的照片中，除了塔尔锡斯地区外并未显示出任何重要的非极性细节。在塔尔锡斯地区，发现了四个深色的、多少不大规则的斑点，其中三个大致位于一条从东北到西南的直线上，第四个斑点则在西部，与其余三点分开单独存在。因为当时看不见这个行星上其它更多的东西，在飞行任务的最初阶段我就比较注意这些斑点。由于我对它们的注意，在一段时间内，这些暗点被我的几位比较幽默的同事叫做“卡尔标记”，而我则建议把它们命名为哈波( Harpo )，格鲁乔( Groucho )、奇科( Chico )和泽波( Zeppo )：然而这都是在它们的重要性被确认之前的事。 那个孤立的暗点的位置与传统的火星地形图上叫做尼克斯·奥林匹卡（希腊文，指奥林匹斯积雪地带，即诸神的住所）的地区完全对应。另外三个暗点则看来没有熟悉的火星地形与之相对应。但新墨西哥州立大学的天文学家布拉德福·史密斯 ( Bradford Smith )指出，这三个斑点和尼克斯·奥林匹卡地区一样，也有相对应的地区，这些地区从地球上进行观测时，可发现它们在下午呈现出局部增亮的现象。在史密斯从地面上用望远镜拍摄的某些照片上（这些照片是在火星上没有尘暴时用蓝色和紫色的滤光镜拍摄的），这四个地方看上去是耀眼的白点，虽则亮区和暗区的差别很小，火星常见的一些标志也很难辨别（用蓝色或紫色光而不用橙色或红色光观察时通常如此）。那来，是不是在通常可发现亮云的地方起了尘暴，我们当时观测到的是尘暴中的黑云呢？ 另一位水手 9 号试验人员，亚利桑那州图桑市科学应用股份有限公司的威廉·哈特曼( Willian Hartmam )对这四个点的原始照片用计算机增大反差，发现至少在其中的两个点上有某种不清楚的圆形中心区的迹象。确实，水手 6 号和 7 号在 1960 年所摄的尼克斯·奥林匹卡地区的照片显示了那个地区有类似的迹象。 这一次，火星上尘暴范围之广，程度之猛烈已很清楚，因而水手 9 号一部分预定的任务（为火星绘制地图）被迫推迟。这就腾出大量的拍摄能力来对这四个点进行高清晰度的近镜头摄影。有可能进行这些凑巧的试验是因为水手 9 号飞船具有很大的适应能力。照相机所在的扫描平台可以对准火星上许多需要拍摄的点，因此加利福尼亚理工学院喷气推进实验室的科技人员能够很快改变计划以适应飞行中新的科学要求。由于宇宙飞船的设计周全，其控制装置适应性强，对于这四个点的首批近镜头摄影照片就开始源源而来了。 每个点都有一个模糊的圆形中心，有一些平行的弓形线，呈扇贝形。四周很亮，对比之下这些地形颜色都很深，与原先低清晰度照片上所看到的那些暗点一致。 早先那些照片上的这些独特的形状并未引起我的特别注意，但这些圆形的特征竟然出现在火星上最高的地区——塔尔锡斯地区，却使我大为震动。这些特征是环形山。为什么我们能看见这些环形山而看不见火星的其他地形呢？因为它们必定是塔尔锡斯地区最高的地方，而塔尔锡斯本身就已经是一个极高的地区了。因此，那四个点在我看来是耸立在尘埃之上的巨大山峰。我认为，随着时间的推移和尘暴的平息（根据过去几十年对火星上其他一些环球尘暴观测的经验，我们知道尘暴最终必然会平息），我们将看到越来越多的这种山峰，一直清清楚楚地看到它们的山脚。我甚至设想可以根据尘暴平息过程中各细部显现的先后次序来绘制地形图。可惜的是，尘暴的平息毫无规律，因而我这一建议尚未有结果。 水手 9 号飞船电视组的地质人员，如美国地质调查所的哈罗德·马瑟斯基( Harold Masursky )和约翰·麦克科利( John McCanley ) 对这些环形山的“形状”很感兴趣，并很快就用类推法把它们与地球上类似地形相比，确定它们是带有顶部火山喷口的巨大的火山堆积。我从来不相信与地球类比得出的论点，毕竟，火星全然是另一个世界。据我们所知（至少据我所知）火星上的地质过程可能与地球上完全不一样，与地球上相似的地形可能是由于不同的原因而形成的。 然而，我从另一条途径得到了与这些地质学家相同的结论。 我们知道，形成环形山只有两种可能，一种是行星间碎片的撞击而形成的坑（例如，月球上大多数环形山就是这样形成的），另一种可能是火山活动形成的。如果说，形成塔尔锡斯地区这四个大型撞击坑的大陨星或是小行星刚巧落在塔尔锡斯地区这四座最高的山的顶上，那未免太巧合了。另一种，设想似乎要合理得多，那就是某一种自然现象的作用过程形成了山脉和火山口，这种作用过程就叫做火山形成。 随着尘暴的消散，这四个火山的真实大小变得清楚起来了。其中最大的一个火山尼克斯·奥林匹卡直径有五百英里，比地球上呈现最大的这类地貌的夏威夷群岛还要大。这些地域的高度尚未精确测定，但它们看来都比火星平均高度高出一、二十英里（对火星来说，我们不能说海拔有多高，因为无沦如何到目前为止还没有发现火星上有海）。从尘暴开始消散以来在火星的其他地区已发现了十多座小火山。 水手 9 号飞船上的红外线探测仪并未发观这些环形山顶部火山喷口处有炽热熔岩的迹象。另一方面，这些环形山看上去形成不久，在其斜坡上几乎完全没有陨石坑，这说明它们从地质学观点来看还非常年轻——也许只不过几亿年，可能更少些。 这些火山与云层的联系可能是火山喷口临时放气的结果，比如说，是火山口发散水蒸汽的结果。但是看上去更为可能的是，正因为这些山峰很高，山顶才有云层存在。假定有一股想象中的火星上的空气，沿着山坡上升，膨胀而冷却（当我们在火星大气中往上走时，这股空气变得越来越冷。但是由于火星上空气极为稀薄，不可能与火星表面进行热交换。因此，火星上山峰高处的表面也不会变冷，这一点我们已在前面讨论过了）。当这一股空气中的温度跌到水的冰点以下时，其中的全部水汽就冷凝成结晶冰。把我们所知道的火星大气中存在的水汽量、山峰的高度、以及要形成一个可见云层所高的小冰粒数等因素加在一起，就可正确解释火星山顶的云层了。 不管我们在这些火山的顶部所看到的云层是不是放气的迹象，火星上近期的火山活动指的是放气。炽热的熔岩流到火星表面时，它含有大量气体——在地球上，这种熔岩所含的主要是水，但也带有大量其它物质。因此，我们在火星上所看见的火山肯定对火星大气作出了重大贡献。至少，部分空气是从火星表面上的这些洞孔出冲的。由于目前火星上温度极低，水可能以多种形式存在（比如冰），而并不存在于大气之中。火星火山可能曾经放出过大量气体，比我们今天在火星大气中看见的要多得多。如果火星上有生物，这些生物几乎肯定要依靠与大气交换物质为生——就象在地球上一样，地球上绿色植物的光合作用循环和动物的呼吸是很突出的。如果火星上有生物，这些火山可能（至少是间接地）对这些生物目前的发展起了重要的作用。 在尘暴消散以后，水手 9 号转移到了一个较高的轨道上运行，以便进行原先计划的地质绘图工作。这艘宇宙飞船实际工作的时间比设计者预期的长好几倍。所得火星的全部地质情况清晰度达到半英里。得出的地质地图显示，在塔尔锡斯高原的周围有大批直线型的山脉和深沟——似乎火星三分之—或四分之一的表面在近期的某个非常事件中裂了开来，从而使塔尔锡斯区域升高了。在这些拟线性特征中最为惊人的是所谓科普雷茨( Coprates )区域的一个巨大裂谷。它位于火星上经度 80°的地方，几乎和地球上最长的裂谷——东非裂谷完全一样长（东非裂谷沿着非洲的整个东海岸一直上溯到死海）。由于火星比地球小，相对地说，利普雷茨裂谷就更为突出。 东非裂谷是由于海床扩展和大陆漂移而形成的。非洲和亚洲大陆慢慢地分道扬镳，所形成的裂口就是东非裂谷。但大陆漂移被认为是由于物质在地球表层内缓慢环流而产牛的。那么我们是否能得出结论说，尽管火星比较小，内部温度较低，也存在着表层对流和大陆漂移呢?或许是不同的历程在这两个行星上形成了类似的地貌？ 不管答案怎样，我们禁不住要想通过研究我们的相邻行星火星的“地质”来弄清更多有关古老的地球地质学方而的问题——包括未来的实用学科，如地震的预报和控制等问题。 |
|
| 首页 | 版权声明 | 本站导航 | 关于本站 | 联系我们 ©1999-2002 www.OurSci.org,All Rights Reserved. |
