溝渠、侵蝕與隕石雨
2024-10-09 11:40:26
作者： （美）霍格蘭
所以，火星與地球差不多古老，我們可以十分肯定這一點。這也是我們能夠確定的少數幾個火星的地質特性之一。
我們對火星年齡估測的精確性跟對地球差不了多少。然而，「智慧生物假說」的合理性或不合理性，取決於我們目前對火星地質事件所發生的年代的了解。
所以，我們必須靠間接的方法測定火星表面的年代——統計不同地質「單元」的隕石坑相對數量，然後用隕石坑數量曲線與月球表面的隕石坑數量曲線相比較，看是否呈正相關，因為月球是我們目前可以直接取樣的唯一地外天體（感謝「阿波羅號」的太空人）。
不同的研究者根據相同「海盜號」圖片估算出的火星不同部分的相對年齡，存在最多5億年的差異，這幾乎相當於地球上多細胞動物進化史的長度。另外，繪製隕石坑數量曲線時還要考慮一個關鍵問題，它在月球上是完全沒有的：侵蝕。
在解析度較低的「水手四號」1965年拍攝的照片上，就可以看到侵蝕的痕跡，大小超過一定程度的火星隕石坑外觀與太陽系其他行星上的隕石坑相比非常不同，它們相對較平，甚至連深度20、40、100英尺的也是這樣，似乎被什麼東西「填平」了一樣。而且邊緣也很圓，與月球上同等大小的坑坑窪窪的隕石坑截然不同。
這種無處不在的侵蝕痕跡原因很明顯——過去的火星大氣層比較厚。如果火星上真的存在過這樣的大氣層，那麼可以通過測定火星表面的年齡從地質角度推斷它能夠帶來何種程度的侵蝕。
所以，在這個沉積岩層的形成與化石排列自成體系的環境中，火星岩石的形成及其年代測定與地球的情況有根本的不同。
目前的年代測定方法完全依靠隕石坑的數量及其在行星表面的分布情況，但由於缺少火星岩石樣品，所以無法驗證「隕石坑數量曲線」是否為測年提供了準確的數據支持。
儘管存在上述不確定性，我們還是可以就火星的主要地質事件的時間尺度作出以下幾個推斷：
1) 太陽系中的其他固態行星表面都分布著大量的大型隕石坑，它們的直徑都大於20英里。火星的南半球上就覆蓋著這樣的隕石坑。
2) 人們認為，行星上出現「並排」隕石坑的原因是，太陽系形成初期，曾有一段時間，隕石的襲擊特別劇烈，所以火星那布滿隕坑的地表很有可能就是那個時候形成的。
3) 月球、水星以及外部行星的衛星上的古老隕石坑之所以保留下來，是因為它們的表面幾乎沒有空氣；火星的隕石坑之所以出現侵蝕，是因為過去其表面存在過較厚的大氣層。
4) 火星的另一個半球——北半球的地貌與月球和水星相似，隕石坑數目較少。這種兩面性現象說明，襲擊火星的隕石數量曾經出現過戲劇化的減少，這符合太陽系中的大面積隕石雨在40億年前停止的事實。
許多太陽系內層空間的行星都存在兩面性現象——一個半球隕石坑密布，另一個半球隕石坑相對稀少。天體物理學家認為，其原因是在外部隕石襲擊的同時，這些行星的內部地質環境也在起作用，例如受到火山噴發與表面的熔岩流的影響。隕石雨停止後，內部活動還在繼續，在這些行星的至少一個半球上，地質作用逐漸將隕石襲擊形成的撞擊坑抹去了。
因此，在接下來幾十億年的太陽系歷史中，這些行星表面唯一出現的變化就是偶然的侵蝕。除地球之外，能夠抹掉隕石坑的內部地質作用也停止了，於是許多在太陽系「肇始」階段形成的隕石坑在缺少空氣的天體表面完美保存了下來。
然而，情況複雜的火星是一個例外……
因為，火星上除了存在隕石坑較密集與較稀少的兩種地貌之外，還有許多難以解釋，至少是非常獨特的現象。而且，測定這些現象形成的年代非常之難，因為目前唯一可行的辦法是「隕石坑數量曲線」法，將火星現存的隕石坑數量與月球的隕石坑較稀少地區相比較。
因此，計算火星與月球上的新隕石坑數量比值變得十分關鍵，我們必須界定「數億年前」與「數十億年前」的隕石坑的區別……
那麼，這一切又與「火星臉」、火星之城、金字塔……以及火星生命有什麼關係？
有的火星地貌直接與生命的起源與進化的條件有關——如液態水。在一些研究者看來，有兩種類型的地貌——「外流」溝渠與「網狀」溝渠最能說明液態水曾經一度存在於火星的歷史上，並在其表面流淌。
問題在於，液態水是什麼時候出現在火星上的，出現了多長時間。
顧名思義，「網狀」溝渠就是樹枝狀的水蝕渠道、峽谷以及乘飛機在美國西南部上空看到的地面上那種已經乾涸的溝壑。火星赤道地區到處都有這種地貌，但是在「古代隕坑高地」地區似乎更加集中。一些研究者堅持認為，這種現象並非偶然。
溝渠產生的原因非常具有爭議性，「降雨說」的擁護者相信，它們是流水腐蝕而成的，是早期的火星暴雨所造成……若是這樣，火星的大氣層必須足夠厚、溫度必須足夠高，才具備降雨的條件。
當然，這也說明過去的火星環境可能更接近地球。
也有人認為溝渠網絡的形成另有其他原因：是所謂的「基蝕」作用讓地表形成了短而密集的溝壑。這樣的網狀溝渠無需較厚的大氣層或者溫暖的氣候就能形成，它們需要的條件只是地層中含有水分即可，到了夏季寒冰融化，侵蝕地表「土壤」，形成短而寬的峽谷。
實際上人們已經在分布著古代隕石坑的地區發現過這樣的溝渠，別的地方卻沒有，因此可以得出一個簡單推論：它們與最早的隕石坑是同時形成的。
如果網狀渠道確實是在早期的溫暖、潮濕環境中形成的，那麼根據它們與火星最古老地貌的關係應該可以確定該環境的出現時間與時長。在年代較晚的隕石坑出現的地區找不到這些溝渠，說明火星的溫濕環境並沒有持續很久，根據並不太準確的隕石雨後期的撞擊坑數量統計情況也可以判斷出來。
所以，親愛的讀者，看了這些詳細介紹，你們應該明白為什麼推測和假設能輕易地影響到對客觀數據作出的評判。
要合理解釋為什麼火星溝渠幾乎都出現在古代隕石坑所在的高地地區，必須證明它們非常的古老：
溝渠主要出現在隕石坑所在地的原因是，這些地區是火星表面最容易受侵蝕影響的區域——在火星歷史的前5億年，它們已經多次遭到隕石雨的轟擊。
因此，溝渠較少的地區抵抗侵蝕的能力就比較強。所以火星上的降雨和侵蝕會首先影響到某些特定地區，不是因為侵蝕與隕石雨是同時發生的，而是因為這些地方原本就比較脆弱。
如果第二條推測是正確的，那麼火星上出現降雨的時間就會大大推後，換言之，火星的暖濕環境可能持續了幾億年之久，極大提高了火星上出現生命的可能性。
現在需要解決的遺留問題就是，這些水什麼時候存在於火星。
與網狀溝渠不同，外流溝渠的顯著特點是，它們要比古代隕坑高地以及隕坑相對較少的平原形成的時間晚，因為可以看出當年的洪水從這些地區流過，破壞了之前的地貌。在一些圖片裡，古代隕坑的邊緣似乎被洶湧的水流破壞過，遍地都是大規模沖刷與水蝕的痕跡。
至於溝渠的年齡就要根據它們切斷的地表年齡來判斷。測定地表年齡，同樣要統計隕石坑的數量、大小以及密度。不過，可以暫時直接估測其年齡——通過統計溝渠流經地區的隕坑數量，與網狀溝渠不同，外流溝渠的數量可以滿足統計的要求。
上述步驟完成之後，出現了一個明顯的難題：外流溝渠的年齡跨度相當之大——有非常古老的，也有相對年輕的，從35億年前到5億年前不等。
與荒涼貧瘠的火星現狀對比強烈的是昔日溝渠的痕跡，洪水經過數億年之後，火星進入「死亡」狀態。
中心問題又擺在我們面前：火星上究竟有沒有生命？