在太空中看地球，會(hui) 發現這是一個(ge) 生機盎然的世界，有大陸有海洋，有綠地有沙漠，有火山噴發遺留下來的壯觀遺址，有板塊運動形成的豐(feng) 富多彩的地形，偶爾還能通過地震聽到地球脈搏的“跳動音符”，這裏一切的生機勃勃都來源於(yu) 地球上的各類生命和地球本身的地質活動。

彩色地球（圖片來源：NASA）

同為(wei) 太陽係八大行星之一，火星算得上是我們(men) 地球家園的近鄰了。那麽(me) ，火星的情況如何呢？

太陽係八大行星位置示意圖（圖片來源:NASA）

火星——地球的“孿生姐妹”

作為(wei) 地球上的高級生物，人類發明了無人探測器登上火星，傳(chuan) 回的照片顯示那裏是一片荒蕪死寂的砂石世界，十分淒涼。

火星表麵（圖片來源：NASA）

要知道，火星可是地球的“孿生姐妹”呀！它倆(lia) 都誕生在46億(yi) 年前，並大致遵循著相同的演化軌跡。在形成的早期階段，“姐妹倆(lia) ”都有活躍的內(nei) 部化學反應，都有原始混沌大氣以及火山噴發。它們(men) 同樣有高山峽穀，同樣有南極北極，同樣有四季變化……

然而，體(ti) 積的巨大差異終究還是導致兩(liang) 顆行星走上了截然不同的演化之路。

地球和火星體(ti) 積對比（圖片來源：NASA）

相比火星，地球“個(ge) 頭較大”，巨大的體(ti) 積有著先天優(you) 勢，可以保存更多的內(nei) 部熱量，地核的外核長期維持熔融態，地幔上部是岩漿發源地的軟流層。由此產(chan) 生的磁場能夠保護地球大氣層避免被太陽風吹散，地幔的對流活動則產(chan) 生板塊運動、火山噴發和地震，活躍的內(nei) 動力使得這些地質活動源源不竭。

地球磁層保護地球大氣層不受太陽風吹散

（圖片來源：NASA）

再來看火星，很小的體(ti) 積導致內(nei) 部熱量快速散發，逐漸冷卻。誕生不過幾億(yi) 年的時光，逐漸失去了活躍的內(nei) 部“發電機”。失去了內(nei) 部動力後，諸如板塊運動和火山噴發等地質活動也幾乎不存在，磁場也隨之消失，沒有了磁場，火星表麵徹底被太陽風洗禮，大氣層變得非常稀薄。種種跡象似乎都在表明火星已然“作古”？

等等，先看看科學家的發現。

火星上有峽穀

太陽係最長、最深的峽穀在哪裏?

火星表麵有一道巨大的地質斷裂帶，前後延展超過4500公裏，最寬的地方超過600公裏，深度則達8公裏，這種規模比地球上任何一處的大峽穀都要宏偉(wei) ，算得上是太陽係的峽穀之王。從(cong) 火星照片就可看出，它就像是火星“臉上”一道寬大的“割痕”。在1972年，人類探測器“水手9號”發現了這個(ge) 峽穀，“水手穀”因此得名。

火星照片，中間是水手穀（圖片來源：NASA）

地球上也有相似的地質景觀，例如美國的聖安德烈斯斷層，它就處於(yu) 向西南運動的北美板塊和向西北運動的太平洋板塊交界處，是地球表麵最長和最活躍的斷層之一，因地殼板塊運動形成。

地球上聖安德烈斯斷層（圖片來源：維基百科）

雖說水手穀的來源之謎至今還未解開，但科學界普遍認為(wei) 很可能與(yu) 西麵的塔爾西斯高原有密切關(guan) 係。在火星最初的10億(yi) 年，隨著高原地區的隆起，岩漿活動加劇，拉伸周圍地殼，形成這種巨型峽穀的地貌。

試想一下，假如這種大峽穀出現在地球上，很大可能是與(yu) 地質作用有關(guan) 。那是否也意味著，火星曾經有過地質活動？

火星上的火山遺跡

別看現在火星死氣沉沉，它曾經也有火山噴發的！火星上有太陽係已知的最高、最大火山——奧林匹斯山，高度超過21.9千米。就連地球上最高山峰珠穆朗瑪峰（海拔高度8848米）也還不到它的1/2。奧林匹斯山是盾狀火山，寬約600公裏，占地約30萬(wan) 平方公裏，可想而知火星上的這座火山有多大！

火星上最高、最大火山——奧林匹斯山

（圖片來源：NASA）

奧林匹斯山附近的巨型火山（圖片來源：NASA）

除了奧林匹斯火山，附近還保留著三座巨型火山，以及大量的山脊和斷崖。之前科學界大都認為(wei) ，由於(yu) 火星太小，較快的內(nei) 部冷卻速度不允許它存在板塊活動。研究人員更傾(qing) 向於(yu) 將這種地貌特征歸為(wei) 滑坡等事件。隨著更多研究發現的出爐，有科學家則認為(wei) 這可能是火星在過去25萬(wan) 年間板塊活動的證據，板塊運動在火星地質曆史中可能占有重要地位。

發現火星震

為(wei) 了窺視火星內(nei) 部深層結構奧秘，收聽火星大地之音，人類使用能夠感知火星“脈搏”的火震儀(yi) ，記錄火星震發生時的信息。“洞察號”的火震儀(yi) 已探測到數百次的火星震，比想象更加頻繁，而且還捕捉到了強度相當於(yu) 規模3到4級的火震。

“洞察號”洞悉火星內(nei) 部（圖片來源：NASA）

科學家稱，火星震動率跟地球與(yu) 月球類似，是一直在搖晃的“活”星體(ti) 。

火星上發現甲烷

16年前，人類的火星探測器發現火星大氣中存在甲烷。當時就在科學界引發了激烈爭(zheng) 論，這是為(wei) 什麽(me) 呢？

來看看地球上的甲烷。甲烷本身在大氣中存在的狀態並不穩定，通常在12年內(nei) 就會(hui) 被分解掉，要想使甲烷在大氣中保持穩定存在，持續產(chan) 生甲烷的“來源”必不可少。在地球上，這個(ge) 來源主要是生命活動。

這就不難理解為(wei) 何科學家對“火星大氣中有甲烷”這個(ge) 重大發現爭(zheng) 論不休了。

由於(yu) 意義(yi) 重大，火星大氣中是否真的存在甲烷需要進一步驗證。科學家又對2013年兩(liang) 個(ge) 火星探測器在蓋爾隕石坑附近觀測的數據進行研究，這兩(liang) 個(ge) 探測器觀測的時間間隔僅(jin) 有一天，分析結果證明了甲烷氣體(ti) 存在的可信性。

隨著科學探測的深入，科學家又發現火星甲烷濃度隨季節而呈現周期性變化，並經常在北半球夏季末時達峰值。甲烷氣體(ti) 的來源已是待解謎團，現在又新添上季節性變化這個(ge) 新約束。

對比地球，絕大多數甲烷的製造者是微生物，這樣是否可以推測，火星上的甲烷也來自微生物？但也可能是某種地質活動而產(chan) 生，或許還有更多可能性。

寫(xie) 在最後

從(cong) 火星表麵滄桑的大峽穀到火山噴發留下的遺跡，我們(men) 可以推測火星在誕生早期的遠古時代曾經活躍過。當代人類探測到“火星震”，傾(qing) 聽火星的“心跳”，盡管這個(ge) 心跳很微弱，但至少這是火星還沒有完全進入“死寂”的證據。更多的證據還在收集當中，例如，季節性變化的甲烷抑或也是火星上的生物活動過程或地質過程。

火星還有很多待解之謎，等待人類去揭秘。

探索火星正當時，中國天問一號、美國毅力號和阿聯酋希望號，正懷揣人類使命奔赴火星！

相信，關(guan) 於(yu) 火星的許多“問號”一定會(hui) 被拉成“感歎號”！

作者：韓娟娟

單位：中國科學院月球與(yu) 深空探測總體(ti) 部 中國科學院國家空間科學中心

文章首發於(yu) 科學大院，僅(jin) 代表作者觀點，不代表科學大院立場。

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