火星的五個頭號待解之謎

美國航太總署（NASA）的下一個重要太空任務：洞察號（InSight）登陸器，預定在11月下旬登陸火星。在此之際，就讓我們一起探究火星尚未解決的頭號謎團，其中有些問題，甚至得等到人類親自踏上火星土地才有辦法解開。

現在的火星有液態水流動嗎？

現今的火星大氣既寒冷又稀薄，如果表面有液態水的話，應該已經蒸發，或是凍結在土壤之中。但是在過去的四十多年來，火星探測器所拍攝的照片顯示火星上似乎有數百條乾涸河道和峽谷，可能是遠古時期急速流動的水沖蝕而成。

那麼，這些水都跑哪去了？科學家認為，這些沖蝕而成的地貌特徵可能是在過去火星既溫暖又潮溼時所遺留下來的。有部分的水可能仍以冰的形式隱身地表下方，或者也有可能以地下水的形式藏身更深處。

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由上往下俯視的火星軌道衛星，發現火星兩極存在大量的凍結水冰。2015年，科學家根據NASA的火星偵察軌道衛星（Mars Reconnaissance Orbiter）所拍攝的影像，認為有強烈的證據顯示目前的火星表面仍有液態水間歇流動。科學家先前曾在許多陡峭的火山口斜坡上發現神祕的黑暗條紋，研究人員根據軌道衛星的觀測資料，發現此處有水合礦物的化學特徵。

這些火星上的鹽水，可能是在溫暖的季節時在山丘上流動，但當溫度變低時就消失無蹤。但是得要更進一步的詳細研究，才能判斷這些反復出現的條紋特徵，是否真是由水造成，或只是乾燥的塵土流動導致。

同時，歐洲的火星快車號軌道衛星（Mars Express Orbiter）利用透地雷達，發現了在火星南極的冰冠下方，可能藏有19公里長的湖泊。科學家相信，這些地下湖之所以能保持液態，是因為鹽度較高的緣故。科學家推測，火星的極地地區可能散布著許多這類大型地下水池。若是將來人類探險家想要造訪火星，要如何尋找這些地下湖泊，並且得到水資源，就成了非常關鍵的重要任務。

為什麼火星的北半球非常平坦，南半球卻布滿了隕石坑？

在1970年代，NASA的維京號（Viking）任務首度完成火星地形的全面調查。在這之後，科學家就一直疑惑為什麼火星會有如此不同的樣貌：北半球較為平坦，地勢也較低，而南半球則是遍布隕石坑的高地，南、北半球的高度差異約在5到8公里左右。

有些科學家提出理論，指出火星內部的地質過程，像是地函中的熱對流，可能形塑了火星現今的地貌特徵。還有另一種可能性，是火星北半球過去其實是個被廣闊海洋填滿的全球性盆地，隨著時間演變而逐漸被侵蝕變平。

不過，其他研究提出了另一種更為暴力的可能性，造就火星如此截然不同的兩個半球：也許是在39億年前，有顆和月球差不多大小的小行星，撞上了火星的南極。這樣極具毀滅性的撞擊時刻，決定了火星的命運。撞擊攪起岩漿海洋，引發火星火山活動，而火山噴發出的物質可能就形成了南半球的高地。

追溯火星過往的歷史，能幫助科學家更確定未來火星探險家的登陸地點，以便找到最好的資源，讓人類能夠在火星上長久持續存活下去。

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火星大氣中的甲烷是如何產生的？

在過去的幾年裡，不論是地球上的望遠鏡或是火星軌道探測器，都在火星上探測到甲烷的蹤跡。這種氣體可能來自於現今的生物活動，也可能代表有其他地質過程正在發生。

NASA的好奇號（Curiosity）火星探測車最近發現，火星上的少量甲烷在數個月內飆升了十倍，這表示有某種過程正持續產生甲烷，並在火星車著陸的蓋爾撞擊坑（Gale Crater）著陸點周圍排出且迅速消散。雖然地球大氣層中的甲烷主要來自於生物活動，但科學家表示，火星上所觀測到的甲烷，並不一定就是此處有微生物存在的具體鐵證。

NASA認為，產生甲烷的源頭位於好奇號的北側，但想要定出精確位置幾乎不太可能。以目前的狀況看來，甲烷的起源可能暫時仍是個謎，因為好奇號火星車並沒有要往北邊前進，而會先把調查重點放在火星撞擊坑中央山的層狀岩石上。

火星上有生命嗎？

我們所熟悉的生命形式主要由液態水組成，因此火星上存在液態水的證據，讓我們對尋找過去或現今的火星生命充滿了希望。但火星的表面環境非常嚴苛，溫度變化劇烈，也幾乎沒有任何防護能阻擋有害的紫外線輻射長驅直入。

許多科學家認為，在蓋爾撞擊坑這樣乾涸的湖床附近，表面可能會藏有生物化石或是過去生命的痕跡。NASA即將發射的大型任務2020火星探測車，就會尋找這些蹤跡。與此同時，地球極端環境下的生命形式，例如生存在地球內部深處的微生物，也給了我們一絲希望，或許現在真有某些生物存活在火星上呢！

人類能在火星上存活下來嗎？

將人類送往火星的競賽已經如火如荼展開，NASA可能計畫在2030年代中期開始載人火星任務。此外，世界各地的政府組織和私營企業也都在開發火星任務所必需的技術。

不過，如果人類想要在火星上生存，那麼得要在不靠地球奧援的狀況下生活和工作，仰賴火星的自然資源謀生。火星基地可能得要建在地下，以保護人類不受危險的宇宙輻射侵擾。在火星上種植作物也會是一大挑戰，因為火星探測車的觀測資料顯示火星表面的土壤非常貧瘠，而且充滿了一種稱為過氯酸鹽的有毒化合物。

雄心勃勃的太空工程師，甚至正在研發下一代核能、化學能和太陽能的技術，這不僅能夠推進火星上的科學研究，還能為自給自足的人類火星基地奠定基礎。在火星發生地區性或全球性的沙塵暴期間，為了能在長達數星期的黑暗中存活，必須製造更有效率的電池和燃料電池。此外，挖掘開採腳下的泥土和岩石，對於人類呼吸所需的空氣、清潔的飲用水、火箭燃料和基礎建築材料來說，都非常重要。

想要解決這個謎團的唯一方法，就是讓第一批人類探險隊啟航前往火星。當真正揚帆前進之際，毫無疑問地，我們大多數人都會緊盯螢幕，急切期待人類在火星建立太空探險的下一個前哨站。

撰文：ANDREW FAZEKAS

編譯：林宇威

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（本文的網頁首圖Photo Credit : U.S. Embassy, Jakarta, via Flickr, CC BY-ND 2.0）