地球上的「類火星地貌」讓你體驗火星環境

地貌

這裏的土壤呈紅棕色,間或夾雜著黑色的火山砂。這是外星球一般的疆域,在乾旱的河谷和懸崖上,矗立著的是黑色的玄武岩。克萊爾‧考辛斯(Claire Cousins)現在就身處這一片荒涼之中。她是為了研究這裏的岩石而來。她將靈敏度很高的科學鏡頭對凖這片土地上的岩石,是為了尋找到火星上有生命的蛛絲馬跡。但她並沒有登上火星。其實她還在地球上,更精確地說,她現在在冰島北部。

現在有許多行星科學家,他們到世界的天涯地角考察,為的是能在地球上體驗一下身在火星上的感受。考辛斯就是其中一員。科學家將這些地方稱為「類火星地表」,可以用來測試探測火星設備、安置科學實驗器材,甚至還能作為未來執行火星計劃的宇航員訓練基地。

同時,這些類火星地表也讓人們知道,漫步在火星這顆紅色的星球上是一種怎樣的感覺。我們發現,在地球上的某些角落,人們能夠體驗到火星上的生活。

沙漠 Image copyright Getty Images
Image caption 科學家用自動鑽探機器人探測了阿塔卡瑪沙漠的地底世界(Getty/StockLapse)

智利的阿塔卡瑪沙漠(Atacama Desert)

位於智利的阿塔卡瑪沙漠中心,靠近安托法加斯塔市(Antofagasta )南部廢棄的採礦小鎮永蓋(Yungay)的一處地方,是地球上最像火星的地表。這裏是世界上最乾燥的地方之一,可能幾十年都不會下一滴雨。沙漠的年均降雨量不達10毫米,土地十分乾燥。

在英國聖安德魯斯大學擔任高級講師的考辛斯說:「從外表上看,這裏十分接近現在的火星地表。現在的火星,是一顆非常寒冷、荒涼的石漠星球。」

相比火星而言,阿塔卡瑪沙漠的溫度不會驟降,沙漠晚上的溫度為0℃,白天則為40℃,而火星上的溫度差可高達零下195℃到零上20℃。不過,阿塔卡瑪沙漠土壤的顏色和火星一樣,是紅褐鐵鏽色。

執行火星任務前,科學家會將機器人設備先拿到阿塔卡瑪沙漠進行測試。NASA的維京一號、維京二號、鳳凰號火星探測器,以及歐洲航天局未來凖備部署的火星漫遊者(ExoMars Rover)等,都是在這裏測試的。

今年,NASA和卡耐基梅隆大學測試了一種自動機器人,其鑽探阿塔卡瑪沙漠地下時,發現了一種神奇的抗鹽細菌。這個發現,可能佐證火星上仍存在生命。

交通方式:歐洲航天局提供的「地球上的類火星地貌目錄」(Catalogue of Planetary Analogues)裏提到,[距離阿塔卡瑪沙漠]最近的機場位於智利的安托法加斯塔。

乾谷 Image copyright NASA
Image caption 在人類不宜居程度上,南極洲東部的麥克默多乾谷可以與火星一較高下(Earth Observing System (EOS)/NASA)

南極洲的麥克默多乾谷(McMurdo Dry Valleys)

麥克默多乾谷沒有覆雪,它坐落在世界上最寒冷的南極洲,在人類不宜居程度上,可以和火星一較高下。麥克默多乾谷常年氣溫在零下15℃到零下30℃之間,可能已經有數百萬年沒有降過雨。有研究表明,這裏的全年降水量在7-11毫米之間。這裏是以下雪的形式降水,但是在固體的雪直接轉化為氣體的升華過程中很快就會消失。火星上也會有類似的情況發生,其土壤表面的二氧化碳霜會迅速升華,這個過程可能導致了其地表上獨特溝壑的形成。

時常會有颶風刮過南極的乾谷,風速可達每小時320公里(223英里),三倍於火星上最快的風速。但無論是在火星還是乾谷,風速之快,都足以揚起乾燥的泥土,形成滾滾塵雲,像極了終結火星探測車——機遇號(Opportunity Rover)15年火星任務的沙塵暴。

南極入夏時,麥克默多乾谷則會受到大量紫外線照射。即便環境很惡劣,在這樣嚴寒且乾燥的山谷之中,還是有生命的痕跡。

人們在山谷的石英岩塊下找到一種細菌,能夠將日照轉化為能量。石英將紫外線進行了過濾,剩下的陽光足以滋養這些綠色細菌的生長。天體生物學家認為,火星上如果存在生命,則也可能是生存於同樣險惡的環境中。

南極乾谷中最具外星球地貌特質的,可能是在泰勒河谷頂部冰川溢出的地方。在這裏,含有氧化鐵的鹽水從冰舌之中流出,將冰川染成了血紅色。

交通方式:想要去參觀南極乾谷相當困難,到達那裏需要乘軍用飛機或者坐研究船。乾谷中駐扎有七個半永久野外科學營地。

漢克斯維爾 Image copyright Getty Images
Image caption 攝像機等儀器在上火星前,會在這裏進行測試(Getty/Michael Hubrich)

猶他州的漢克斯維爾(Hanksville)

科羅拉多高原的峽谷地深處,有一片橫跨美國西南四個州的露頭岩層,其形成歷史可以一直追溯到侏羅紀晚期。遠古的沼澤遺留下來的淤泥和沙子在猶他州的沙漠中形成了一道橙紅色的景觀,看過去就像是在火星表面一般。

這片土地臨近猶他州漢克斯維爾鎮,現在為加拿大太空總署和英國科學家用作火星探測試驗站。歐洲航天局的火星漫遊者(Exomars)發射前,攜帶的攝像機等儀器都會在這裏進行測試。漫遊者從這裏傳回英國任務控制中心的圖像中,我們看到了一片鬆散的鵝卵石地,泥土幹裂,和從火星傳回的圖片別無二致。

交通方式:該景點在漢克斯維爾西北11公里(7.2英里)處,漢克斯維爾有一個機場,輕型飛機可以著陸。遊客也可以先坐飛機到鹽湖城,然後開車過來。

火山 Image copyright Getty Images
Image caption 泰德國家公園的火山洞與火星的洞穴極為接近(Getty/JUAN DAVID MARTIN RAVELO/500px)

加那利群島的特內裏費島(Tenerife)

300萬年前的火山活動形成了加那利群島的特內裏費島。如今火山已經休眠,特內裏費島也成為了著名的度假勝地。同時,此地也是一個能窺見火星生命的好去處。泰德火山位於島嶼中央,海拔達3718米。山體斜坡上四散的空心熔岩管道和火山洞,同火星上的洞穴極為接近。天體生物學家認為,很可能有生命棲息在火星洞穴之中。

格雷迪(Monica Grady)是英國開放大學的行星科學教授,為歐洲航天局製作「地球上的類火星地貌目錄」。她在這份目錄清單上寫道:「軌道太空船發現火星上有洞穴的證據,比如長的熔岩通道和凹坑線。」這些火星洞穴可以儲水,也能為生物遮擋火星地表強烈的紫外線。

格雷迪說:「泰德國家公園的火山洞與火星的洞穴極為接近。」

交通方式:有公路通過泰德國家公園,公園向旅客開放了一些熔岩管參觀。遊客可以乘坐纜車上山,一共需要花費8分鐘時間。但是,山頂和斜坡上的很多地方並不對外開放,需要獲得許可證方能進入。

冰島 Image copyright Getty Images
Image caption 冰島有些地方很像數十億年前的火星,也像現在的火星(Getty/Manuel ROMARIS)

冰島

冰島是世界上地質活動最活躍的地區之一,有些地方很像數十億年前的火星,同時也能給人身在當今火星的感覺。冰島內陸大多為火山爆發後形成的荒漠高地所覆蓋,幾乎很少有地方能供人類居住。

黑色的火山灰土壤幾乎不含水分,因此並不適宜植物生長。過去大規模的火山爆發,使得岩漿淹沒了整個山谷。這一點,也和火星上的情景十分雷同。

考辛斯一直都在為歐洲航天局的火星漫遊者測試全景攝像機。她說:「從地質學的角度出發,冰島的岩石類型和火星上的十分相似。冰島的地形也是如此。站在這裏,感覺就像身處另一個星球一般。」

冰島也向科學家們展示了火星40億年前可能有的地貌。冰島的天然溫泉正如一個「天然的實驗室」,提供了類似於早期火星的環境。

考辛斯表示:「我們能夠利用這些特點,來研究火星早期的各種生物和化學有機體。在這裏,我們發現了化能自養菌,這種生物能夠代謝岩石和礦物質。它們的效率很高,這種生物,很可能就是火星早期時的生命之一。」

交通方式:冰島的公路網絡廣闊,連接了幾乎所有地質景貌旅遊點。但是要到達高地偏遠的火山區,需要經過許多崎嶇路段,旅客要辛苦步行跋涉。

岩石 Image copyright Getty Images
Image caption 澳大利亞的皮爾巴拉的岩石,在地質年代最接近火星(Getty/Tobias Titz)

澳大利亞的皮爾巴拉(Pilbara)

澳大利亞中西部的石質沙漠有著乾燥的紅土,巨大沙丘和撞擊坑星羅棋布,與火星上的發現十分接近。此處地貌是經歷漫長的風沙和流水侵蝕而形成,這有助於我們認識火星照片上顯示的地貌特徵。

考辛斯說:「皮爾巴拉之所以特別有趣,是因為地球上最古老的岩石就在這裏,其地質壽命最為接近火山。」

人們在皮爾巴拉地區有34億年歷史的砂岩中發現了地球上最早的生命化石。在一個古老的海灘上,科學家發現了一些微細的礦化球粒。科學家認為這是一種以硫磺為生的遠古細菌的化石。

火星隕石樣本中也有類似的結構被發現,這就引起了人們的激烈爭論:火星上是否有可能存在細菌的化石殘骸?

交通方式:皮爾巴拉人煙稀少,佔地面積卻比美國的加州加上印第安納州還要大。可以先坐飛機抵達北邊的黑德蘭港或紐曼市,然後再開車前往。

博爾比 Image copyright Getty Images
Image caption 有一片鉀鹽礦就在博爾比的村莊地下,這裏完美地再現了火星的實景(Getty/R A Kearton)

博爾比英國的博爾比(Boulby)

北約克沼澤區連綿起伏的綠色山丘之中,坐落著一個村莊。看上去,無論如何是不可能和火星地貌相似。但是,博爾比村地下的鉀鹽礦,卻是可以和火山環境相提並論的。

礦井隧道位於地下近1公里處,向下延伸到北海。 礦井隧道的頂部和四壁都覆蓋著多邊形結構的晶體,酷似火星某區域,人們以愛爾蘭北部海岸線著名的「巨人堤道」戲稱之。

一直以來,萊斯特大學和英國航天局的研究人員都在這個礦井測試拉曼激光光譜儀的原型。這個光譜儀將搭載火星漫遊者到火星,尋找火星生命留下的化學痕跡。博爾比鉀鹽礦中的含鹽環境不利於細菌生存,但有一種特殊的微生物嗜鹽菌能夠適應環境生存下來。人們推測,火星上可能也存在類似的生物。

交通方式:博爾比村開車就可以到達,但是要進鹽礦洞參觀並不容易。現在,鹽礦裏還有開採的作業,要進入其中,需要得到這家公司的許可。

斯瓦爾巴 Image copyright Getty Images
Image caption 斯瓦爾巴寒冷的北極氣候,十分適合測試裝備和訓練宇航員(Getty/Cheng Tat Seah/EyeEm)

挪威的斯瓦爾巴群島(Svalbard)

斯瓦爾巴群島位於北極圈邊緣,是一個山地群島,幾乎沒有土壤,也沒有植被覆蓋。島上多是紅砂礫石,河流長期衝刷留下的溝壑和衝積扇,同火星環境特徵有著驚人的相似之處。島上寒冷的北極氣候,十分適合測試裝備和訓練宇航員。

德國航空航天中心(DLR)的行星地質學家史密茨(Nicole Schmitz)曾在斯瓦爾巴群島測試過科學儀器,包括NASA的好奇號火星探測車,以及未來要發射的火星漫遊者。

她說:「每天能通過我們的漫遊車看到火星表面,我覺得已經十分幸運了。」

「在這樣一個類似火星的環境中工作,也讓我知道了環境艱苦時工作有多麼困難。在斯瓦爾巴,每個人都裹著厚厚的羽絨服,帶著厚厚的手套,行動受到限制。但你還不得不攜帶設備進行攀爬,修理設施,又冷又累,精疲力竭。但是,這些工作一定要做完。由於這裏沒有移動通信網絡,所以遇事也不可能打電話求救。只能小組集體行動,彼此照顧對方。用手頭現有的東西去解決所有問題。」

交通方式:斯瓦爾巴群島最大的機場位於朗伊爾城(Longyearbyen),但前往其他偏遠的島嶼需要乘船。建議作好預防措施,以防遇到北極熊。

酸性溪流 Image copyright Imperial College London
Image caption 英國多塞特郡聖奧斯瓦爾德灣的酸性溪流,像極了數十億年前的火星環境(Imperial College London)

英國的多塞特郡(Dorset)

很多人可能覺得英國南部海岸線和火星再怎麼也搭不上關係,但多塞特郡有一種強酸性硫磺流,極端的細菌可以在裏面存活。有人認為,聖奧斯瓦爾德灣(St Oswald's Bay)其中一條溪流就像極了數十億年前的火星環境。

針鐵礦富含鐵,在酸性河流中會轉化為赤鐵礦。火星上,人們也找到過赤鐵礦。科學家認為,通過分析火星赤鐵礦的有機物殘留,能夠探究火星上是否有生命存在。

倫敦帝國理工學院的行星科學家約拿‧譚(Jonathan Tan)說:「聖奧斯瓦爾德灣是中年火星的現代縮影,酸性河流乾涸後會留下針鐵礦物質,對於生物的脂肪酸有保護作用。火星在『乾燥期』就歷經過這樣的變化。」

交通方式:沿風景如畫的海濱村莊西魯爾沃斯(West Lulworth)步行不久即可到達。

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