在最初的《星際迷航》系列中,有一個不太委婉的劇集,嬉皮士劫持了企業號,前往一顆看起來像天堂的星球,但結果卻是一個陰暗、酸液浸泡的煉獄。在過去的兩年裡,一個類似的寓言在火星科學中上演。研究人員被火星過去類似地球的跡象所吸引,最終發現了古代溫和海浪和溫暖天空的確鑿遺蹟:特別是硫酸鹽沉積物。然而,為了形成這些硫酸鹽,遠古海洋必須足夠酸性,足以燒傷皮膚。
但另一種礦物——最近才完全繪製出來的黏土——講述了一個不同的故事。它們表明,甚至在硫酸鹽時代之前,火星就被足夠安全的水浸透,可以把手浸入其中。“黏土表明與大量水發生了蝕變,”巴黎-南大學的弗朗索瓦·普萊特(Fran¿ois Poulet)說,他是發現團隊的成員。“硫酸鹽表明了火星氣候的第二步。”
20世紀70年代中期的海盜號任務和隨後的地面望遠鏡觀測看到了黏土的跡象,但它們是模稜兩可的,美國宇航局軌道執行的火星全球勘測者號和火星奧德賽號探測器上的中紅外光譜儀一無所獲。歐洲航天局火星快車軌道飛行器上的OMEGA光譜儀已經到達了光譜儀從未到達的地方,覆蓋了近紅外波長,並提供了比早期儀器高10倍的解析度。它去年首次探測到黏土(技術上稱為層狀矽酸鹽),但資料零星,一些科學家懷疑黏土僅僅是表面層,是逐漸風化的結果,而不是徹底浸泡的結果。
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在9月舉行的美國天文學會會議上,普萊特描述了黏土現在如何在許多分散的小露頭以及隕石坑碎片和岩層中出現——這證明了大量的沉積物。地形似乎是這顆行星上最古老的地形,這反駁了一個漸進的過程。“它們位於更古老、看起來更破舊的暴露區域,”聖路易斯華盛頓大學的地質學家雷·阿維德森(Ray Arvidson)說。這些區域沒有硫酸鹽。幾乎所有化學變種的黏土都有代表,尤其是蒙脫石,它在地球上形成於中性至鹼性水中。除了古代沉積物外,OMEGA還看到了來源不明的深色黏土薄塗層。
可以肯定的是,從軌道上測量的光譜可能難以解釋,黏土還有待地面探測器證實。美國宇航局約翰遜航天中心的礦物學家理查德·莫里斯(Richard Morris)說,“對於像層狀矽酸鹽這樣重要的東西,我希望看到兩件事指向它”——也就是說,兩條獨立的證據線。噴氣推進實驗室的戴安娜·布萊尼(Diana Blaney)是火星探測漫遊車團隊的成員,她在9月份的會議上令人興奮地宣佈,勇氣號漫遊車發現的一塊名為“獨立號”的岩石,類似黏土。明年3月,美國宇航局的火星勘測軌道飛行器預計將抵達,它攜帶的光譜儀覆蓋與OMEGA相同的波長,但解析度是OMEGA 的10倍——而且,至關重要的是,視角不同。結合兩種儀器的資料將有助於分離大氣塵埃的混淆效應。
另一個問題是,火星上常見但在地球上未知的新型化學物質是否會愚弄地質學家。美國宇航局計劃在2007年發射一個著陸器,對火星土壤進行實驗。“鳳凰號”之所以如此命名,是因為它基本上是1999年命運多舛的火星極地著陸器的複製品,它攜帶了四小瓶水來潤溼土壤並測量其pH值和成分。
如果研究人員證實黏土存在,那麼火星科學中最偉大的謎團之一將加深——具體而言,是碳酸鹽的缺乏。“如果你有鹼性溶液,你應該得到碳酸鹽,那麼碳酸鹽在哪裡?”普萊特問道。“這顯然是一個問題。”也許只需要一個更靈敏的儀器才能找到它們,或者也許早期的火星,由於一些仍然未知的原因,不如科學家們懷疑的那樣像伊甸園。