火星首張地形圖揭示了令人驚歎的極端地貌。高海拔區域（紅色）包括一座高達17英里的火山；在低海拔區域（藍色），南半球一個巨大的隕石坑深達六英里。 |
根據我們目前所見，火星看起來不像會成為主要旅遊目的地的地方。20世紀70年代的“海盜號”宇宙飛船發回了一些快照，看起來就像亞利桑那州某處的塵土飛揚的田野。1997年“火星探路者”號的“旅居者”號漫遊了一小段距離，也沒有展示出更吸引人的東西——沙子、一些巨石和一條單調、平坦的地平線。
但第一印象可能會騙人。美國國家航空航天局最近派往這顆紅色星球的使者——火星全球勘測者號，剛剛完成了第一張詳細的火星表面三維地圖。它揭示了一個奇異而極端的景觀，相比之下，我們地球家園顯得相當平淡。壯觀的火星景觀包括一個六英里深的隕石坑，可以吞噬半個美國，以及一座高達17英里的火山。
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這就像一顆小行星，發現自己——像紐約市一樣——無法向外擴張，只是誇大了它的垂直尺度。“火星地形的整個範圍約為19英里。那是地球上發現的海拔範圍的1.5倍，”領導這項測繪工作的美國宇航局戈達德太空飛行中心的戴維·史密斯說。研究人員在1999年5月28日出版的《科學》雜誌上公佈了他們對火星的新發現。
在經歷了一些挫折後，“全球勘測者”號於1997年抵達火星，並於大約一年前開始其測繪任務。全球地圖是根據一種名為火星軌道器雷射高度計（MOLA）的儀器獲得的資料建立的，該儀器將紅外雷射束從表面反射出去，並透過測量探測反射脈衝所需的時間來計算與航天器的距離。新的高解析度地圖代表了1998年和1999年收集的2700萬個海拔讀數。美國宇航局太陽系探索科學主管卡爾·皮爾徹在5月27日的新聞釋出會上宣佈，“這個令人難以置信的資料庫意味著我們現在比地球上許多大陸區域更瞭解火星的地形。” 這句話註定不會讓在南斯拉夫上空飛行的北約飛行員感到高興。
新的地圖資料已經改變了科學家們對火星的看法，並且有望提供見解，這將成為未來多年進一步探索的基礎。“資料的最重要方面在於，它將使我們能夠重建這顆星球的演化過程，”麻省理工學院MOLA團隊成員瑪麗亞·祖伯說。“透過地表形狀以及關於重力、磁力和表面成分的資訊，我們可以模擬內部結構和行星的熱演化。這些模型與氣候和水的歷史密切相關。”
史密斯觀察到，的確，“地形圖最令人好奇的方面是該行星低窪、平坦的北半球與隕石坑密佈的南半球之間 striking 的差異”，後者平均比北方高出約三英里。半球之間的高度差導致了從南極到北極的坡度，這可能對火星早期歷史中全球範圍內的水流產生了重大影響。使用新的海拔地圖對分水嶺進行的科學模型顯示，北半球低地將排洩火星表面四分之三的水。
造成這種坡度的原因顯然是隕石坑密佈的南半球中巨大的希臘斯撞擊坑。當一顆小行星撞擊那裡時，撞擊產生了一個物質環，該物質環比周圍環境高出一英里多，並從盆地中心延伸至2500英里。結果：一個略呈梨形的星球，底部有一個巨大的空洞。與此同時，MOLA資料表明，橢圓形的北半球窪地，一些有史以來最平坦的地形，可能是古代海底，在行星形成階段受到行星地幔劇烈的對流或構造板塊迴圈的影響而形成。
在更區域性的範圍內，新資料也在改變地質學家想象古代火星水流的方式。地圖顯示，巨大的水手號峽谷東部從附近的流出通道傾斜，其中一部分位於流出通道水平面以下半英里處。“雖然水總體上是從南向北流動，但資料清楚地揭示了水可能曾經形成池塘的區域性區域，”祖伯說。
火星北極以高地為標誌，此處以高解析度顯示。隨著更多資料的收集，研究人員將能夠建立更詳細的火星地形影像。類似的成像技術正被用於評估火星極地著陸器的著陸點，該著陸器計劃於1999年12月3日降落。 |
那麼水呢？研究人員表示，儘管兩極在視覺上看起來截然不同，但它們在海拔剖面上表現出驚人的相似性。根據最近對北極的瞭解，這表明南極除了凍結的二氧化碳外，還具有重要的水冰成分。根據最近的計算，目前火星表面水量的上限為80萬至120萬立方英里，約為覆蓋格陵蘭島冰量的1.5倍。如果兩個極冠完全由水組成，則總容量相當於全球範圍66至100英尺深的水層，約為古代火星海洋最小體積的三分之一。
在規模的另一端，該地圖也引發了一些反思。它表明，赤道上的火山高地，即所謂的塔爾西斯地區，由兩個巨大的火山穹頂組成，而不是之前認為的一個。而所有火山中最宏偉的奧林匹斯山，則是一個完全獨立的特徵——根本不是塔爾西斯隆起的一部分。並且最近有證據表明，一些火星火山最近非常活躍。
儘管這些地圖非常出色，但它們僅僅是開始——這些地圖包含的資料不到MOLA在“全球勘測者”號測繪任務期間可能收集的資料的10%，而MOLA儀器每天收集約90萬個海拔測量值。目前，新資料正被用於改進對火星表面下一位訪客——火星極地著陸器——將於1999年12月3日開始勘測的地形的瞭解。
進一步的觀測將用於完善全球地圖，構建用於科學分析的區域性和區域數字高程模型，並幫助評估未來的著陸點，以及嘗試探測和表徵全球範圍內的季節性變化。“構建和評估行星作為全球系統的模型將需要一些工作，但潛力是存在的，”祖伯說。“這是一個非凡的機會，可以研究行星的不同部分如何相互影響以及如何受到其他部分的影響。”
因此，火星不是帕西瓦爾·洛威爾寧靜的願景，一個被運河縱橫交錯的平靜世界。它更像是下一代埃德蒙·希拉里——一個準備征服奧林匹斯山所有17英里的人。但也許，總有一天，人們可以欣賞一下風景。