地球上的“类火星地貌”让你体验火星环境

地貌

这里的土壤呈红棕色,间或夹杂着黑色的火山砂。这是外星球一般的疆域,在干旱的河谷和悬崖上,矗立着的是黑色的玄武岩。克莱尔‧考辛斯(Claire Cousins)现在就身处这一片荒凉之中。她是为了研究这里的岩石而来。她将灵敏度很高的科学镜头对准这片土地上的岩石,是为了寻找到火星上有生命的蛛丝马迹。但她并没有登上火星。其实她还在地球上,更精确地说,她现在在冰岛北部。

现在有许多行星科学家,他们到世界的天涯地角考察,为的是能在地球上体验一下身在火星上的感受。考辛斯就是其中一员。科学家将这些地方称为“类火星地表”,可以用来测试探测火星设备、安置科学实验器材,甚至还能作为未来执行火星计划的宇航员训练基地。

同时,这些类火星地表也让人们知道,漫步在火星这颗红色的星球上是一种怎样的感觉。我们发现,在地球上的某些角落,人们能够体验到火星上的生活。

沙漠 Image copyright Getty Images
Image caption 科学家用自动钻探机器人探测了阿塔卡玛沙漠的地底世界(Getty/StockLapse)

智利的阿塔卡玛沙漠(Atacama Desert)

位于智利的阿塔卡玛沙漠中心,靠近安托法加斯塔市(Antofagasta )南部废弃的采矿小镇永盖(Yungay)的一处地方,是地球上最像火星的地表。这里是世界上最干燥的地方之一,可能几十年都不会下一滴雨。沙漠的年均降雨量不达10毫米,土地十分干燥。

在英国圣安德鲁斯大学担任高级讲师的考辛斯说:“从外表上看,这里十分接近现在的火星地表。现在的火星,是一颗非常寒冷、荒凉的石漠星球。”

相比火星而言,阿塔卡玛沙漠的温度不会骤降,沙漠晚上的温度为0℃,白天则为40℃,而火星上的温度差可高达零下195℃到零上20℃。不过,阿塔卡玛沙漠土壤的颜色和火星一样,是红褐铁锈色。

执行火星任务前,科学家会将机器人设备先拿到阿塔卡玛沙漠进行测试。NASA的维京一号、维京二号、凤凰号火星探测器,以及欧洲航天局未来准备部署的火星漫游者(ExoMars Rover)等,都是在这里测试的。

今年,NASA和卡耐基梅隆大学测试了一种自动机器人,其钻探阿塔卡玛沙漠地下时,发现了一种神奇的抗盐细菌。这个发现,可能佐证火星上仍存在生命。

交通方式:欧洲航天局提供的“地球上的类火星地貌目录”(Catalogue of Planetary Analogues)里提到,[距离阿塔卡玛沙漠]最近的机场位于智利的安托法加斯塔。

干谷 Image copyright NASA
Image caption 在人类不宜居程度上,南极洲东部的麦克默多干谷可以与火星一较高下(Earth Observing System (EOS)/NASA)

南极洲的麦克默多干谷(McMurdo Dry Valleys)

麦克默多干谷没有覆雪,它坐落在世界上最寒冷的南极洲,在人类不宜居程度上,可以和火星一较高下。麦克默多干谷常年气温在零下15℃到零下30℃之间,可能已经有数百万年没有降过雨。有研究表明,这里的全年降水量在7-11毫米之间。这里是以下雪的形式降水,但是在固体的雪直接转化为气体的升华过程中很快就会消失。火星上也会有类似的情况发生,其土壤表面的二氧化碳霜会迅速升华,这个过程可能导致了其地表上独特沟壑的形成。

时常会有飓风刮过南极的干谷,风速可达每小时320公里(223英里),三倍于火星上最快的风速。但无论是在火星还是干谷,风速之快,都足以扬起干燥的泥土,形成滚滚尘云,像极了终结火星探测车——机遇号(Opportunity Rover)15年火星任务的沙尘暴。

南极入夏时,麦克默多干谷则会受到大量紫外线照射。即便环境很恶劣,在这样严寒且干燥的山谷之中,还是有生命的痕迹。

人们在山谷的石英岩块下找到一种细菌,能够将日照转化为能量。石英将紫外线进行了过滤,剩下的阳光足以滋养这些绿色细菌的生长。天体生物学家认为,火星上如果存在生命,则也可能是生存于同样险恶的环境中。

南极干谷中最具外星球地貌特质的,可能是在泰勒河谷顶部冰川溢出的地方。在这里,含有氧化铁的盐水从冰舌之中流出,将冰川染成了血红色。

交通方式:想要去参观南极干谷相当困难,到达那里需要乘军用飞机或者坐研究船。干谷中驻扎有七个半永久野外科学营地。

汉克斯维尔 Image copyright Getty Images
Image caption 摄像机等仪器在上火星前,会在这里进行测试(Getty/Michael Hubrich)

犹他州的汉克斯维尔(Hanksville)

科罗拉多高原的峡谷地深处,有一片横跨美国西南四个州的露头岩层,其形成历史可以一直追溯到侏罗纪晚期。远古的沼泽遗留下来的淤泥和沙子在犹他州的沙漠中形成了一道橙红色的景观,看过去就像是在火星表面一般。

这片土地临近犹他州汉克斯维尔镇,现在为加拿大太空总署和英国科学家用作火星探测试验站。欧洲航天局的火星漫游者(Exomars)发射前,携带的摄像机等仪器都会在这里进行测试。漫游者从这里传回英国任务控制中心的图像中,我们看到了一片松散的鹅卵石地,泥土干裂,和从火星传回的图片别无二致。

交通方式:该景点在汉克斯维尔西北11公里(7.2英里)处,汉克斯维尔有一个机场,轻型飞机可以着陆。游客也可以先坐飞机到盐湖城,然后开车过来。

火山 Image copyright Getty Images
Image caption 泰德国家公园的火山洞与火星的洞穴极为接近(Getty/JUAN DAVID MARTIN RAVELO/500px)

加那利群岛的特内里费岛(Tenerife)

300万年前的火山活动形成了加那利群岛的特内里费岛。如今火山已经休眠,特内里费岛也成为了著名的度假胜地。同时,此地也是一个能窥见火星生命的好去处。泰德火山位于岛屿中央,海拔达3718米。山体斜坡上四散的空心熔岩管道和火山洞,同火星上的洞穴极为接近。天体生物学家认为,很可能有生命栖息在火星洞穴之中。

格雷迪(Monica Grady)是英国开放大学的行星科学教授,为欧洲航天局制作“地球上的类火星地貌目录”。她在这份目录清单上写道:“轨道太空船发现火星上有洞穴的证据,比如长的熔岩通道和凹坑线。”这些火星洞穴可以储水,也能为生物遮挡火星地表强烈的紫外线。

格雷迪说:“泰德国家公园的火山洞与火星的洞穴极为接近。”

交通方式:有公路通过泰德国家公园,公园向旅客开放了一些熔岩管参观。游客可以乘坐缆车上山,一共需要花费8分钟时间。但是,山顶和斜坡上的很多地方并不对外开放,需要获得许可证方能进入。

冰岛 Image copyright Getty Images
Image caption 冰岛有些地方很像数十亿年前的火星,也像现在的火星(Getty/Manuel ROMARIS)

冰岛

冰岛是世界上地质活动最活跃的地区之一,有些地方很像数十亿年前的火星,同时也能给人身在当今火星的感觉。冰岛内陆大多为火山爆发后形成的荒漠高地所覆盖,几乎很少有地方能供人类居住。

黑色的火山灰土壤几乎不含水分,因此并不适宜植物生长。过去大规模的火山爆发,使得岩浆淹没了整个山谷。这一点,也和火星上的情景十分雷同。

考辛斯一直都在为欧洲航天局的火星漫游者测试全景摄像机。她说:“从地质学的角度出发,冰岛的岩石类型和火星上的十分相似。冰岛的地形也是如此。站在这里,感觉就像身处另一个星球一般。”

冰岛也向科学家们展示了火星40亿年前可能有的地貌。冰岛的天然温泉正如一个“天然的实验室”,提供了类似于早期火星的环境。

考辛斯表示:“我们能够利用这些特点,来研究火星早期的各种生物和化学有机体。在这里,我们发现了化能自养菌,这种生物能够代谢岩石和矿物质。它们的效率很高,这种生物,很可能就是火星早期时的生命之一。”

交通方式:冰岛的公路网络广阔,连接了几乎所有地质景貌旅游点。但是要到达高地偏远的火山区,需要经过许多崎岖路段,旅客要辛苦步行跋涉。

岩石 Image copyright Getty Images
Image caption 澳大利亚的皮尔巴拉的岩石,在地质年代最接近火星(Getty/Tobias Titz)

澳大利亚的皮尔巴拉(Pilbara)

澳大利亚中西部的石质沙漠有着干燥的红土,巨大沙丘和撞击坑星罗棋布,与火星上的发现十分接近。此处地貌是经历漫长的风沙和流水侵蚀而形成,这有助于我们认识火星照片上显示的地貌特征。

考辛斯说:“皮尔巴拉之所以特别有趣,是因为地球上最古老的岩石就在这里,其地质寿命最为接近火山。”

人们在皮尔巴拉地区有34亿年历史的砂岩中发现了地球上最早的生命化石。在一个古老的海滩上,科学家发现了一些微细的矿化球粒。科学家认为这是一种以硫磺为生的远古细菌的化石。

火星陨石样本中也有类似的结构被发现,这就引起了人们的激烈争论:火星上是否有可能存在细菌的化石残骸?

交通方式:皮尔巴拉人烟稀少,占地面积却比美国的加州加上印第安纳州还要大。可以先坐飞机抵达北边的黑德兰港或纽曼市,然后再开车前往。

博尔比 Image copyright Getty Images
Image caption 有一片钾盐矿就在博尔比的村庄地下,这里完美地再现了火星的实景(Getty/R A Kearton)

博尔比英国的博尔比(Boulby)

北约克沼泽区连绵起伏的绿色山丘之中,坐落着一个村庄。看上去,无论如何是不可能和火星地貌相似。但是,博尔比村地下的钾盐矿,却是可以和火山环境相提并论的。

矿井隧道位于地下近1公里处,向下延伸到北海。 矿井隧道的顶部和四壁都覆盖着多边形结构的晶体,酷似火星某区域,人们以爱尔兰北部海岸线著名的“巨人堤道”戏称之。

一直以来,莱斯特大学和英国航天局的研究人员都在这个矿井测试拉曼激光光谱仪的原型。这个光谱仪将搭载火星漫游者到火星,寻找火星生命留下的化学痕迹。博尔比钾盐矿中的含盐环境不利于细菌生存,但有一种特殊的微生物嗜盐菌能够适应环境生存下来。人们推测,火星上可能也存在类似的生物。

交通方式:博尔比村开车就可以到达,但是要进盐矿洞参观并不容易。现在,盐矿里还有开采的作业,要进入其中,需要得到这家公司的许可。

斯瓦尔巴 Image copyright Getty Images
Image caption 斯瓦尔巴寒冷的北极气候,十分适合测试装备和训练宇航员(Getty/Cheng Tat Seah/EyeEm)

挪威的斯瓦尔巴群岛(Svalbard)

斯瓦尔巴群岛位于北极圈边缘,是一个山地群岛,几乎没有土壤,也没有植被覆盖。岛上多是红砂砾石,河流长期冲刷留下的沟壑和冲积扇,同火星环境特征有着惊人的相似之处。岛上寒冷的北极气候,十分适合测试装备和训练宇航员。

德国航空航天中心(DLR)的行星地质学家史密茨(Nicole Schmitz)曾在斯瓦尔巴群岛测试过科学仪器,包括NASA的好奇号火星探测车,以及未来要发射的火星漫游者。

她说:“每天能通过我们的漫游车看到火星表面,我觉得已经十分幸运了。”

“在这样一个类似火星的环境中工作,也让我知道了环境艰苦时工作有多么困难。在斯瓦尔巴,每个人都裹着厚厚的羽绒服,带着厚厚的手套,行动受到限制。但你还不得不携带设备进行攀爬,修理设施,又冷又累,精疲力竭。但是,这些工作一定要做完。由于这里没有移动通信网络,所以遇事也不可能打电话求救。只能小组集体行动,彼此照顾对方。用手头现有的东西去解决所有问题。”

交通方式:斯瓦尔巴群岛最大的机场位于朗伊尔城(Longyearbyen),但前往其他偏远的岛屿需要乘船。建议作好预防措施,以防遇到北极熊。

酸性溪流 Image copyright Imperial College London
Image caption 英国多塞特郡圣奥斯瓦尔德湾的酸性溪流,像极了数十亿年前的火星环境(Imperial College London)

英国的多塞特郡(Dorset)

很多人可能觉得英国南部海岸线和火星再怎么也搭不上关系,但多塞特郡有一种强酸性硫磺流,极端的细菌可以在里面存活。有人认为,圣奥斯瓦尔德湾(St Oswald's Bay)其中一条溪流就像极了数十亿年前的火星环境。

针铁矿富含铁,在酸性河流中会转化为赤铁矿。火星上,人们也找到过赤铁矿。科学家认为,通过分析火星赤铁矿的有机物残留,能够探究火星上是否有生命存在。

伦敦帝国理工学院的行星科学家约拿‧谭(Jonathan Tan)说:“圣奥斯瓦尔德湾是中年火星的现代缩影,酸性河流干涸后会留下针铁矿物质,对于生物的脂肪酸有保护作用。火星在‘干燥期’就历经过这样的变化。”

交通方式:沿风景如画的海滨村庄西鲁尔沃斯(West Lulworth)步行不久即可到达。

请访问 BBC Earth 阅读 英文原文

相关主题内容

更多有关此项报道的内容