神奇的火星之谜

彭  渤

火星是天穹中的一颗红色亮星。自古就吸引人们的注意。我国古代先人将火星取名为“荧惑”，意为奇妙的红光。古巴比伦人称火星为“尼嘎”，意即刚烈的英雄。古埃及人称之为“哈底契”，即红色亮星。古希腊人称之为“啊瑞斯”，意即战神。古罗马人称之为马尔斯(Mars)，即为神火之星。科学家对火星的探测已经实现了飞越、环绕、着陆和巡视探测。取得了丰富的探测成果。

(1) 火星与地球自转周期和自转轴倾角几乎相同。前者自转周期24.66hrs,后者为24.00hrs；前者自转轴倾角23.98°，后者23.44°。但火星是褐色的固体星球，外表颜色与蓝色的液态(73% 的水)地球和灰色的固体月球明显不同。火星的大小介于地球和月球之间。其直径(6790km)是地球(12750km)的0.51倍，月球(3475km)的1.88倍。火星与地球确实有很多相似之处。是否火星现今的局面就是地球未来的结局？实在是个谜。

(2) 火星与地球二者都有一个大气层圈。但海盗号火星探测器发现，火星的大气层由95%的CO₂、0.13%的O₂、3%的He、2-3%的N、1-2%的Ar以及CO、CN、Kr、Xe等气体组成。能否将火星改造成为人类的第二个栖息地，成为人类未来移民的星球？这可能是今后火星探测和研究的重要实用目标之一。能否实现，目前也还是一个大谜团。

(3) 火星与地球都有火山作用和变质作用发育。地壳运动以板块的形式进行，而火星的地壳是固定的。科学家研究发现，火星的岩石组成介于月球和地球之间。月球由超基性+基性岩组成，火星由超基性+基性岩+中性岩组成，而地球则由超基性+基性岩+中性岩+酸性岩组成。岩石学鲍纹反应实验研究表明，地球岩石的演化是由超基性、基性、中性，向酸性演化。火星未来的地质演化会否出现酸性岩？进而演化成现今地球的岩石组成？然而，研究又发现，火星的岩石圈可能不与深部的软流圈发生物质循环运动。意味火星的岩石演化缺乏动力作用，火星的岩石运动已经衰老进入晚年？可是，既然火星上有火山作用，为什么又断定火星的岩石圈没有与下覆的软流圈发生物质循环运动呢？实在不得其解。

(4) 火星与地球近地表都有水。火星表面发育干枯的河流，分布有大面积蒸发的盐类矿物，表明火星上曾经有水。那么火星表面的水到哪里去了？火星的大气运动主要以风尘爆形式进行，因而火星表面的主要外动力地质作用是风。这似乎又为火星上水的去向提供了答案。目前，未发现火星表面存在流水的搬运作用。但火星上确实分布有沉积岩。研究火星上沉积岩的分布，发掘沉积岩中的化石信息，可能是回答火星历史上是否存在生命的关键之一。那么，火星历史时期是否存在流水的搬运作用？火星上的沉积岩究竟是水成的沉积岩还是风成沉积岩？还是火山沉积岩？火星上的沉积岩是否可以与地球上的沉积岩在岩性、矿物组成、化学成分、沉积时代等很多方面进行对比？

(5) 火星现今和过去是否有生物发育？海盗号(1975-1976年)和凤凰号(2007-2008年)火星探测表明，火星现今没有任何生命活动的迹象。然而，火星大气中微量水蒸气和微量甲烷气体的发现，使科学家又开始琢磨火星甲烷的有机成因还是无机成因的问题，进而又燃起火星存在生命的希望。而要解决火星是否存在生命这个谜题，研究火星上的水的分布、活动特征、历史演化模型等，探究火星上是否存在支撑生物演化的潜在能源动力等，是解决问题的关键。

以上浅见，敬请见谅和指正。

【注：该文主要依据我国著名天体化学家、国家探月工程首席科学家欧阳自远院士三次(2009年7月贵阳、2009年10月贵阳、2011年4月广州)学术报告的听讲笔记整理而成。特此说明并致谢！】

2013年7月19日(于堪培拉)