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探測車與軌道船傳回了新的觀測結果，顯示液態水不僅曾經存在火星上，甚至覆蓋大部份地表有10億年之久。
撰文╱貝爾（Jim Bell） 翻譯／邱淑慧
截至2005年2月，探測車精神號已經在火星地表的卡西佛隕石坑待了一年多。卡西佛隕石坑深達兩公里，面積與美國的康乃狄格州一般大（約1萬3000平方公里），它位在一個比大峽谷還長的乾涸古河谷末端，因此身為探測車研究團隊的我們，有許多人都期待精神號可以發現證據，證實這個隕石坑在數十億年前曾經充滿了水。然而在太空船著陸的平坦平原上，精神號既沒有發現湖泊的沉積，也沒有發現其他跡象顯示卡西佛隕石坑內曾經有水。精神號的照片顯示，這裡只有灰塵、砂粒以及已經完全凝固的火山熔岩。
但就在精神號抵達哥倫比亞丘陵的斜坡時，情勢有了改變。哥倫比亞丘陵距離精神號的著陸點約2.6公里。當精神號奮力攀上赫斯本丘時（此處山丘的名稱，都是以2003年哥倫比亞太空梭失事時喪生的七位太空人為名），輪子的轉動使碎石頭噴濺出來，並且在火星土壤上留下了深深的輪痕。在一個稱為巴索羅布斯的區域，土壤特別滑，探測車的輪子突然使某種奇特的白色沉積物露了出來，那是我們之前在卡西佛隕石坑所不曾看過的。事實上，當任務團隊注意到這個現象時，精神號已經越過巴索羅布斯了，於是我們馬上使探測車緊急煞車，然後迴轉。
在進一步審視後，我們判斷這些沉積物是硫酸鹽的水合物，富含鐵與鎂，就聚集於佈滿塵土的地表之下。在地球上，這類的沉積通常是出現在海水蒸發後，或地表水與火山氣體、液體相互作用所遺留下來的。這麼說來，火星上應該也曾發生過這兩種作用的其中一種。（雖然科學家已經發現，卡西佛隕石坑或火星上的其他地方都沒有活火山，但是在火星的早期歷史中，確實曾經有火山爆發。）先不管哪個說法是對的，我們了解，這些埋藏在地表下的硫酸鹽，可能是卡西佛隕石坑曾經充滿水的環境所留下的遺跡。
精神號的意外發現，也呼應了遠在火星另一邊的機會號和軌道衛星群所拍攝的火星地表照片。數十年來科學家相信，火星長期以來一直是寒冷、乾燥且不適居住的世界；偶爾出現的洪水跡象或是因水而改變的礦物，都被認為並非常態，而是在非常遙遠的過去所發生的一些短暫異常，時間應是在46億年前火星剛形成後不久。
但是探測車、軌道衛星與隕石的新研究，描繪出的世界完全迥異於幾年前許多人的想像。水顯然曾經覆蓋火星大多數地表很長一段時間，這在火星早期的歷史上是確定的，在更接近現代的時期也可能是如此。這有著很深的含意：如果像這樣與地球類似的環境時常發生，而且持續的時間很長，那麼火星上曾經有生命演化的可能性，就更為增加了。
河水流動的景觀
1970年代，水手號以及維京人號軌道衛星拍攝的火星照片中，就已辨識出一些河成地形（被推論為水所造成的地質特徵）。這些地形包含水災切割出的眾多河道，以及與地球上水系有些類似的大型河谷網絡。火星全球探勘者號自1997年開始環繞火星運行，在這將近10年來所攝得的影像中，呈現出某些隕石坑與峽谷壁上，有許多極為細小且看來形成不久的小溝渠（稱為峽澗溝），成為引人注目的景觀。這些觀測結果顯示，過去存在火星地表或是就在地表下的液態水，並不一定非得持續很長的時間。例如水災，可能只維持了幾天或幾個星期，就已經結冰、滲入地下或蒸發了。
甚至，在維京人號的影像中看似河谷的網絡，在高解析度下看來，並不具有與地球表面河谷相同的特徵。火星上的河谷可能完全是由地下伏流與地表的侵蝕作用（基蝕）所造成，而不是在地表上流動的水。火星全球探勘者號影像中所呈現的峽澗溝，也可能是冰層底或積雪在地底下滲漏出的水所造成。雖然這些跡象是極佳且受人注目的指標，顯示火星上有水存在，但還是無法確切證實，這個紅色行星曾是較為溫暖潮濕的環境，就像地球般長期存在著湖泊與河水。
然而過去幾年來，來自軌道衛星的新影像又提供了更多引起注意的證據，顯示火星上曾是類似地球的穩定環境，而且持續了很長一段時間。最令人驚喜的是，發現有種看來很像河口三角洲（河水攜帶著沉積物，在流入較淺處時所形成）的地貌，其中最龐大且壯觀的例子，是火星全球探勘者號所拍攝的河谷網絡末端，這些河谷在水手峽谷系統的東南方區域，匯入厄伯斯華德（Eberswalde）隕石坑。這個水系終止於一個10公里寬、層狀的扇形地形，有著縱橫交錯的彎曲隆起，呈現出不同程度的侵蝕作用。對於許多地質學家來說，這裡具備了河口三角洲的所有特徵。
就如同密西西比河的三角洲一般，從厄伯斯華德的扇形，看得出它曾經發育並改變形狀很多次，這很可能是因為古代河水源頭的水流變化而造成。如果厄伯斯華德扇形真的是古河流沉積形成的三角洲，後來遭到沉積物掩埋，又因近來的侵蝕作用而顯露出來，那麼這就表示，液態水曾經持續不斷地在火星地表流動著，侵蝕了大量的沉積物並且藉由搬運作用將它們帶往下游。
軌道衛星上的影像已經呈現出，火星上其他區域，也有少數幾個相似的扇形，不過目前曾以足夠的解析度（能辨識出這些特徵）拍攝過的火星地表只有5%。利用軌道衛星提供更多的研究資料，研究人員或許能檢驗這個關於河口三角洲的假設，但是要量測水流需持續多久才能形成扇形，科學家需要精確測量這些地形各部份的絕對與相對年代。軌道衛星無法估計絕對年代，因此必須將這些地區的岩石樣本送回地球做詳細的分析，或者要等待未來，把可以做放射性同位素定年的探測車送上火星去做調查。
關於火星在過去曾經擁有地球般的氣候，還有著高解析度影像所提供的另一項證據，火星奧德賽號與火星全球探勘者號，在水手峽谷系統的高原與峽谷壁上，拍攝到有許多小尺度的河谷網絡。這些新發現的網絡，並不像先前所確認出的河谷網絡，主要是地下伏流造成，從它們的特徵看來，是降雨、融雪與地表逕流所造成。例如，這些網絡呈現密集的分枝狀水系，河谷的長度與寬度也由上游向下游逐漸增加。除此之外，河流的源頭向著山脈的頂峰，顯示這樣的地形景觀是由降雨與逕流雕琢出來的。這些地景確實提供了目前為止最佳的證據，顯示火星下過雨。
【意猶未盡嗎？欲閱讀完整全文，請參閱科學人2007年1月號〈火星曾是水世界〉】
撰文╱貝爾（Jim Bell） 翻譯／邱淑慧
截至2005年2月，探測車精神號已經在火星地表的卡西佛隕石坑待了一年多。卡西佛隕石坑深達兩公里，面積與美國的康乃狄格州一般大（約1萬3000平方公里），它位在一個比大峽谷還長的乾涸古河谷末端，因此身為探測車研究團隊的我們，有許多人都期待精神號可以發現證據，證實這個隕石坑在數十億年前曾經充滿了水。然而在太空船著陸的平坦平原上，精神號既沒有發現湖泊的沉積，也沒有發現其他跡象顯示卡西佛隕石坑內曾經有水。精神號的照片顯示，這裡只有灰塵、砂粒以及已經完全凝固的火山熔岩。但就在精神號抵達哥倫比亞丘陵的斜坡時，情勢有了改變。哥倫比亞丘陵距離精神號的著陸點約2.6公里。當精神號奮力攀上赫斯本丘時（此處山丘的名稱，都是以2003年哥倫比亞太空梭失事時喪生的七位太空人為名），輪子的轉動使碎石頭噴濺出來，並且在火星土壤上留下了深深的輪痕。在一個稱為巴索羅布斯的區域，土壤特別滑，探測車的輪子突然使某種奇特的白色沉積物露了出來，那是我們之前在卡西佛隕石坑所不曾看過的。事實上，當任務團隊注意到這個現象時，精神號已經越過巴索羅布斯了，於是我們馬上使探測車緊急煞車，然後迴轉。
在進一步審視後，我們判斷這些沉積物是硫酸鹽的水合物，富含鐵與鎂，就聚集於佈滿塵土的地表之下。在地球上，這類的沉積通常是出現在海水蒸發後，或地表水與火山氣體、液體相互作用所遺留下來的。這麼說來，火星上應該也曾發生過這兩種作用的其中一種。（雖然科學家已經發現，卡西佛隕石坑或火星上的其他地方都沒有活火山，但是在火星的早期歷史中，確實曾經有火山爆發。）先不管哪個說法是對的，我們了解，這些埋藏在地表下的硫酸鹽，可能是卡西佛隕石坑曾經充滿水的環境所留下的遺跡。
精神號的意外發現，也呼應了遠在火星另一邊的機會號和軌道衛星群所拍攝的火星地表照片。數十年來科學家相信，火星長期以來一直是寒冷、乾燥且不適居住的世界；偶爾出現的洪水跡象或是因水而改變的礦物，都被認為並非常態，而是在非常遙遠的過去所發生的一些短暫異常，時間應是在46億年前火星剛形成後不久。
但是探測車、軌道衛星與隕石的新研究，描繪出的世界完全迥異於幾年前許多人的想像。水顯然曾經覆蓋火星大多數地表很長一段時間，這在火星早期的歷史上是確定的，在更接近現代的時期也可能是如此。這有著很深的含意：如果像這樣與地球類似的環境時常發生，而且持續的時間很長，那麼火星上曾經有生命演化的可能性，就更為增加了。
河水流動的景觀
1970年代，水手號以及維京人號軌道衛星拍攝的火星照片中，就已辨識出一些河成地形（被推論為水所造成的地質特徵）。這些地形包含水災切割出的眾多河道，以及與地球上水系有些類似的大型河谷網絡。火星全球探勘者號自1997年開始環繞火星運行，在這將近10年來所攝得的影像中，呈現出某些隕石坑與峽谷壁上，有許多極為細小且看來形成不久的小溝渠（稱為峽澗溝），成為引人注目的景觀。這些觀測結果顯示，過去存在火星地表或是就在地表下的液態水，並不一定非得持續很長的時間。例如水災，可能只維持了幾天或幾個星期，就已經結冰、滲入地下或蒸發了。
甚至，在維京人號的影像中看似河谷的網絡，在高解析度下看來，並不具有與地球表面河谷相同的特徵。火星上的河谷可能完全是由地下伏流與地表的侵蝕作用（基蝕）所造成，而不是在地表上流動的水。火星全球探勘者號影像中所呈現的峽澗溝，也可能是冰層底或積雪在地底下滲漏出的水所造成。雖然這些跡象是極佳且受人注目的指標，顯示火星上有水存在，但還是無法確切證實，這個紅色行星曾是較為溫暖潮濕的環境，就像地球般長期存在著湖泊與河水。
然而過去幾年來，來自軌道衛星的新影像又提供了更多引起注意的證據，顯示火星上曾是類似地球的穩定環境，而且持續了很長一段時間。最令人驚喜的是，發現有種看來很像河口三角洲（河水攜帶著沉積物，在流入較淺處時所形成）的地貌，其中最龐大且壯觀的例子，是火星全球探勘者號所拍攝的河谷網絡末端，這些河谷在水手峽谷系統的東南方區域，匯入厄伯斯華德（Eberswalde）隕石坑。這個水系終止於一個10公里寬、層狀的扇形地形，有著縱橫交錯的彎曲隆起，呈現出不同程度的侵蝕作用。對於許多地質學家來說，這裡具備了河口三角洲的所有特徵。
就如同密西西比河的三角洲一般，從厄伯斯華德的扇形，看得出它曾經發育並改變形狀很多次，這很可能是因為古代河水源頭的水流變化而造成。如果厄伯斯華德扇形真的是古河流沉積形成的三角洲，後來遭到沉積物掩埋，又因近來的侵蝕作用而顯露出來，那麼這就表示，液態水曾經持續不斷地在火星地表流動著，侵蝕了大量的沉積物並且藉由搬運作用將它們帶往下游。
軌道衛星上的影像已經呈現出，火星上其他區域，也有少數幾個相似的扇形，不過目前曾以足夠的解析度（能辨識出這些特徵）拍攝過的火星地表只有5%。利用軌道衛星提供更多的研究資料，研究人員或許能檢驗這個關於河口三角洲的假設，但是要量測水流需持續多久才能形成扇形，科學家需要精確測量這些地形各部份的絕對與相對年代。軌道衛星無法估計絕對年代，因此必須將這些地區的岩石樣本送回地球做詳細的分析，或者要等待未來，把可以做放射性同位素定年的探測車送上火星去做調查。
關於火星在過去曾經擁有地球般的氣候，還有著高解析度影像所提供的另一項證據，火星奧德賽號與火星全球探勘者號，在水手峽谷系統的高原與峽谷壁上，拍攝到有許多小尺度的河谷網絡。這些新發現的網絡，並不像先前所確認出的河谷網絡，主要是地下伏流造成，從它們的特徵看來，是降雨、融雪與地表逕流所造成。例如，這些網絡呈現密集的分枝狀水系，河谷的長度與寬度也由上游向下游逐漸增加。除此之外，河流的源頭向著山脈的頂峰，顯示這樣的地形景觀是由降雨與逕流雕琢出來的。這些地景確實提供了目前為止最佳的證據，顯示火星下過雨。
【意猶未盡嗎？欲閱讀完整全文，請參閱科學人2007年1月號〈火星曾是水世界〉】
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