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這是一張經(jīng)過放大和偽色處理的火星圖片，所展示的是火星上一個名為Dao Vallis的巨大的類似流水沖刷過的深溝，寬度達(dá)到25英里(40公里)，深度達(dá)到1.6英里(2.5公里)，長度為310英里(500公里)?；鹦巧系倪@些溝渠，形成原因是否與地表水或者地下水有關(guān)聯(lián)，目前尚無定論。

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(圖片來源：ESA/DLR/FU Berlin, CCBY-SA 3.0 IGO ，3D渲染和彩色由Lujendra Ojha提供)

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盡管火星表面看上去是一片干燥荒涼的沙漠，但在數(shù)十億年前，火星的地下曾經(jīng)有可能是適宜居住的。一項新的研究表明，火星在遠(yuǎn)古時期有可能產(chǎn)生足夠的地?zé)?，融化了厚大的冰層，產(chǎn)生了大量可能維持生命的地下水。

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這項研究結(jié)果可以有助于科學(xué)家們更好地解決幾十年來一直被稱為“昏暗年輕太陽悖論”的謎題。40億年前，太陽比現(xiàn)在暗了大約30%——看起來如此暗淡，無法支撐一個持續(xù)溫暖和潮濕的火星。然而，在那個時代液態(tài)水存在的證據(jù)有很多，例如，美國宇航局的火星探測車“好奇號”在過去的八年里一直在探索一個曾經(jīng)存在的古老湖泊和河流系統(tǒng)。這種氣候模型和火星地質(zhì)記錄之間的矛盾就是“昏暗年輕太陽悖論”。

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火星上的水: 探索與證據(jù)

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羅格斯大學(xué)新不倫瑞克大學(xué)文理學(xué)院地球與行星科學(xué)系助理教授，該研究的主要作者之一Lujendra Ojha在一份聲明中表示：“即使像二氧化碳和水蒸氣這樣的溫室氣體，在計算機(jī)模擬中被注入火星早期的大氣層，氣候模型仍然難以支持長期溫暖潮濕的火星”。

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“我和我的合著者提出，如果火星過去有很高的地?zé)幔敲?，‘昏暗年輕太陽悖論’至少可以部分地被調(diào)和，至少在一定程度上是這樣”，Ojha說。

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Ojha和他的同事們研究了生命所需的內(nèi)熱——由釷、鉀和鈾等元素的放射性衰變所產(chǎn)生的熱量——是否確實在火星的諾亞紀(jì)(即41億年前至37億年前)產(chǎn)生過液態(tài)水。研究人員的注意力集中在火星南部高原上，這一地區(qū)當(dāng)時可能有大冰原。

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研究小組利用各種數(shù)據(jù)集模擬了這些冰原的厚度、行為和演化過程，其中包括美國國家航空航天局的奧德賽火星探測器的觀測數(shù)據(jù)，它自2001年開始就一直在研究這顆紅色星球。奧德賽號攜帶了一臺伽瑪射線光譜儀，能夠讓科學(xué)家繪制出火星地殼中釷和鉀的豐度圖。

研究人員確定，在很久以前，從火星地幔和地殼流出的熱量可能就足以融化厚冰蓋的底層，從而在地下創(chuàng)造出潛在的宜居環(huán)境，而不論火星表面的條件如何。

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不過，在諾亞時代，大陸表面究竟是什么樣的——主要是溫暖潮濕，還是大部分寒冷干燥，斷斷續(xù)續(xù)地融化噴發(fā)——仍然是一個備受爭議的話題。但普遍無爭議的是，火星在這個時代后不久發(fā)生了巨變。這顆行星失去了它的全球磁場，使得它曾經(jīng)厚重的大氣層很容易就被太陽風(fēng)吹走。大氣層的剝離使得火星表面寒冷干燥、輻射肆虐，似乎不適合居住，至少對于類似地球的生命來說是這樣。

但是，地下水可能持續(xù)存在著，甚至有些含水層可能存在至今。盡管隨著地表逐漸干涸，它們可能會下沉得越來越深。

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?“在這樣的深度，水熱活動和水-巖反應(yīng)可能維持生命”，奧哈在同一份聲明中說，“因此，地下可能是火星宜居環(huán)境中所能維持壽命最長的地方?！?/p>

這項新的研究將在線發(fā)表于今天（12月2日）的《科學(xué)進(jìn)步》期刊上，它的應(yīng)用可能超越了火星研究本身。例如，奧哈指出，我們對早期地球上生命出現(xiàn)問題的理解，由于黯淡太陽悖論的影響，反而被復(fù)雜化了。他說，很久以前，在使我們的星球適合居住方面，放射性熱可能發(fā)揮了很大作用。

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類似的推理也適用于系外行星。例如，奧哈告訴space雜志，“憑借自身的優(yōu)勢，通過自身產(chǎn)生的放射性熱量”，一些離主星軌道太遠(yuǎn)以至于看起來無法維持生命的外星世界，實際上可能是適合居住的。

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這項新的研究結(jié)果并不能完全的解釋“黯淡太陽悖論”，歐嘉說：“這充其量僅是個部分解決方案”。歐嘉還強(qiáng)調(diào)說，鑒于成果來源于元素豐度研究，他和他的團(tuán)隊所得出的熱流數(shù)值在一定程度上是不確定的。他還說，研究者們希望從火星地下熱流的實際測量值中進(jìn)行反向推斷，但并沒有此類數(shù)據(jù)。而美國宇航局NASA于2018年11月著陸火星的“洞察”號火星無人著陸探測器，它所攜帶的儀器——挖掘式熱探針“鼴鼠”，旨在勘探火星地底至少10英尺（3米），恰恰可以收集這些信息。

但到目前為止，火星的土壤阻礙了“鼴鼠”探測器的努力，致使其卡在了火星表面或表面以下。

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相關(guān)知識

火星是太陽系由內(nèi)往外數(shù)的第四顆行星，也是太陽系中第二小的行星，僅大于水星。在英語中，火星用羅馬戰(zhàn)神的名字所命名的，且常常被稱為“紅色星球”[17][18]，后一種稱呼所指的是火星表面普遍存在的氧化鐵產(chǎn)生的影響，其使得火星在肉眼可見的天體中呈現(xiàn)出獨特的微紅色外觀[19]?；鹦鞘蔷哂邢”〈髿獾念惖匦行牵湫行潜砻媪钊寺?lián)想到月球撞擊坑以及地球的山谷、沙漠和極地冰蓋等地形。

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由于自轉(zhuǎn)周期與自轉(zhuǎn)軸相對于黃道平面的傾斜度的相似性，火星上的晝夜與季節(jié)均與地球類似。火星上坐落的奧林波斯山（Olympus Mons）是太陽系中最大的火山與已知最高的山脈，也是太陽系中最大峽谷之一的水手號峽谷群(Valles Marineris)的所在地。位于北半球的伯勒里斯盆地占據(jù)了火星體積的40%，其平坦的地形很可能是受到巨大撞擊的特征[20][21]?；鹦堑膬深w衛(wèi)星：火衛(wèi)一與火衛(wèi)二，均體積小且形狀不規(guī)則，它們可能與火星特洛伊小行星5261(Eureka)類似，均為被火星捕獲的小行星。

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參考資料

火星大氣去了哪？都被太陽吹走了！

太陽在持續(xù)不斷地向外發(fā)出帶電粒子流，稱為太陽風(fēng)。當(dāng)這些帶電粒子撞到大氣里的氣體分子時，它們就能剝離某些分子的電子，把分子轉(zhuǎn)變成帶電荷的離子。太陽風(fēng)很容易拐帶這些新產(chǎn)生出來的帶有電荷的離子，把它們拖入太空。或者，這些新產(chǎn)生的離子會撞上其他分子，就像臺球比賽里的奮力一擊，把其他分子撞得四散奔逃。揚可人斯基說，“其中一些就被撞到太空里去了?！?/p>

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年輕太陽黯淡佯謬

年輕太陽黯淡佯謬或年輕太陽黯淡問題是描述水在早期的地球歷史上出現(xiàn)觀測和天文物理學(xué)的預(yù)期之間明顯矛盾的狀況。當(dāng)時，太陽輸出的能量僅是現(xiàn)代的70%。這一問題在1972年被天文學(xué)家卡爾·薩根（Carl?Sagan）和喬治·馬倫（George?Mullen）提出，對此一悖論的解釋要考慮溫室效應(yīng)、天文物理學(xué)個別的影響，或兩者結(jié)合共同的影響。

這個懸而未決的問題是，由于太陽輸出給地球的能量逐漸增加，是如何在很長的時間內(nèi)維持地球上適合生命的氣候。

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作者：?Mike Wall?

FY：Astronomical volunteer team

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