“鳳凰”號第一次在火星上證實(shí)了水冰的存在，這是它迄今為止的最重要發(fā)現，在此后的日子里，人們理應對它有更多期待 “那些堅硬發(fā)亮的物質(zhì)確實(shí)是水冰，而不是別的東西！”在6月20日的新聞發(fā)布會(huì )上，美國亞利桑那大學(xué)教授、“鳳凰”號任務(wù)首席科學(xué)家彼得?史密斯(Peter Smith)自豪而興奮地向全世界宣布，“鳳凰號”不負眾望，證實(shí)了火星地表下水冰的存在。 證據來(lái)自于“鳳凰”號6月15日在火星表面挖下的一條名為“渡渡鳥(niǎo)-金發(fā)姑娘”（Dodo-Goldilocks）的小土溝，當時(shí)在溝里顯露出來(lái)的一些較為明亮的物質(zhì)在16日還存在，而到19日卻悄然升華了。在剛剛看到那些顏色發(fā)白的物質(zhì)時(shí)，科學(xué)家們認為它們也許是水冰，也許是鹽，然而4天后的不翼而飛卻昭然表明它們的身份只可能是水冰――因為鹽不會(huì )蒸發(fā)；至于干冰，由于火星大氣極為稀薄，所以二氧化碳必須在零下125攝氏度的情況下才會(huì )凝固，而此時(shí)正值火星春末夏初，溫度相對較高，因此也決不可能是干冰。 其實(shí)，在火星上發(fā)現冰并不是一件出人意料的事情。早在1971年，人們就從美國“水手9號”發(fā)回的火星照片上發(fā)現了許多干涸的河床，表明火星上可能曾經(jīng)存在液態(tài)的水。而2001年“奧德賽”火星探測器和2003年的“勇氣號”和“機遇號”火星車(chē)則找到了更為有力的證據，包括火星表面洪災遺留的地形地貌和只能在有水環(huán)境下形成的礦物質(zhì)結構等，其中“奧德賽”更是探測到火星極地的地表之下可能蘊含有大量水冰――“鳳凰”號正是為了證實(shí)這個(gè)而去?！皧W德賽”號于2001年發(fā)射升空，它的任務(wù)是在火星軌道上進(jìn)行為期兩年半的火星地理勘探，包括勘察火星表面的化學(xué)成分和礦物質(zhì)，而首要任務(wù)則是尋找火星地表下面的水。為此，“奧德賽”號搭載了“伽馬線(xiàn)光譜儀”（GRS），用以探測當宇宙射線(xiàn)撞擊火星表面時(shí)從土壤中釋放出來(lái)的伽馬射線(xiàn)和中子，并測量它們的能量。這些數據可以表明土壤中都有些什么元素，其中科學(xué)家對氫元素尤其感興趣，因為它暗示著(zhù)水的存在。在綜合分析諸多數據之后，科學(xué)家們確信，在高緯度地區，火星上的水以冰的形態(tài)大量存在，其中還含有塵埃、泥土和碎石，覆蓋火星表面約90厘米之厚?！斑@太驚人了！”當時(shí)負責“伽馬線(xiàn)光譜儀”的亞利桑那州立大學(xué)的威廉?波英頓說(shuō)，“我們找到的冰比我們所期望的還要多?！?/p> 在火星上竟然探測到了那么多水冰，這一發(fā)現令全世界都振奮不已。2003年6月2日，歐洲航天局用俄羅斯火箭發(fā)射了他們第一個(gè)火星探測器――“火星快車(chē)”。與此同時(shí)，美國也于6月和7月接連發(fā)射了“勇氣”號和“機遇”號兩個(gè)“孿生”火星車(chē)。兩個(gè)火星車(chē)都登陸在火星的赤道附近，而為了“尋水”，科學(xué)家還特意讓“勇氣”號降落在一個(gè)干涸的古代湖床，而“機遇”號的著(zhù)陸點(diǎn)以前曾是一片海洋。 在2004年1月著(zhù)陸以后，經(jīng)過(guò)漫長(cháng)的跋涉和勘測，“勇氣”號和“機遇”號不斷找到了火星表面曾經(jīng)有水的新證據，其中最為引人注目的包括顯示水流沖刷痕跡的河床、波浪狀的巖層、富含硅石的土壤以及火星“藍莓”（即赤鐵礦）?；鹦潜砻骈L(cháng)而寬的河床，顯示出那里曾有大量的流動(dòng)的水，其水量要比科學(xué)家此前推測的多得多；而富含于土壤中的硅石和鑲嵌在火星巖層上由赤鐵礦構成的小石球，則通常都只在有很多水的環(huán)境中才能形成。這一切都說(shuō)明火星也曾是一個(gè)濕潤的世界，也曾擁有液態(tài)的水。 隨后，為了繼續“尋水”，2005年8月美國“火星勘測軌道飛行器”升空，2006年3月進(jìn)入火星軌道。它是當今世界上最大、最先進(jìn)的火星探測器，攜帶了迄今為止最為尖端的太空探索裝備。飛船探測器的3臺高清晰度攝像機能夠清晰拍攝火星表面一張辦公桌大小的物體，其大功率雷達設備更能夠穿透火星表面土壤深達1.6公里，以探測火星地下巖層中是否存在固態(tài)水。根據“火星勘測軌道飛行器”拍攝到的有史以來(lái)最清晰的火星地表圖片，科學(xué)家進(jìn)一步發(fā)現火星北極地區覆蓋著(zhù)厚厚的冰層，于是2年以后，“鳳凰”號被派往那里一探究竟。
消失的水冰。6月15日，“鳳凰”號在名為“渡渡鳥(niǎo)-金發(fā)姑娘”的小溝中發(fā)現了一些白色發(fā)亮的小碎塊（左圖）。6月19日，這些小碎片憑空消失了，過(guò)程很像是升華。由此科學(xué)家確信，這些小碎塊正是掩埋于火星淺層的水冰，而不是鹽、干冰或其他物質(zhì)。
“鳳凰”號2007年8月4日離開(kāi)地球，飛行6.8億公里后，于2008年5月25日成功著(zhù)陸火星北極一個(gè)從未被勘測過(guò)的平原，它的位置相當于地球上的西伯利亞。這一地區類(lèi)似于地球上的永久凍結帶，科學(xué)家估計在這里的淺層凍土下，冰的含量按體積最多可能達到80%?！皹O地是一個(gè)了不起的大儲藏室?！北说?史密斯說(shuō)，“正如你把食物保存在冰箱里一樣，火星把有機物和生命的歷史保存在冰層中?！?/p> 由于不需四處勘探，因此“鳳凰”號沒(méi)有做成火星車(chē)，而只是一個(gè)著(zhù)陸器（lander）。它長(cháng)5.5米，寬1.5米，用三條“腿”站立，擁有一只兩米多長(cháng)具備挖掘功能的機械臂，像臺反鏟挖土機一樣，它一鏟下去能在火星上挖出五十多厘米深的溝，整個(gè)工作現場(chǎng)“就如同一個(gè)建筑工地”。來(lái)自華盛頓大學(xué)的“鳳凰”號探測任務(wù)負責人雷?阿韋德森(Ray Arvidson)說(shuō)。 為了研究這些土壤，“鳳凰”號還裝配了許多儀器，比如立體成像儀、熱量及逸出氣體分析儀(TEGA)、顯微、電子化學(xué)暨傳導分析儀(MECA)等等?？茖W(xué)家計劃用機械臂挖掘土壤，然后將樣本分別送進(jìn)各個(gè)儀器，以精確的科學(xué)數據來(lái)證明火星地下是否有冰，冰層是否曾融化為液態(tài)水，并詳細分析火星土壤的各種組成成分――礦物質(zhì)、化學(xué)物質(zhì)以及與之相關(guān)的有機物質(zhì)。 登陸后經(jīng)過(guò)了幾天的休整，6月2日，“鳳凰”號甩開(kāi)膀子開(kāi)始挖掘練習：地面控制人員發(fā)送指令，首先讓機械臂在“鳳凰”號的西北邊挖一條小溝，然后由機械臂前端的照相機給土壤拍照，最后再指揮機械臂把土傾倒在附近指定地點(diǎn)。雖然這一系列動(dòng)作看似非常簡(jiǎn)單，就像小孩拿著(zhù)鏟子在沙灘上玩耍，“但我們是從1.7億英里（2.74億公里）以外的地方對它進(jìn)行操作，根本無(wú)法親眼看到它表現如何?！北说?史密斯說(shuō)。 科學(xué)家將第一次挖掘的小溝暫時(shí)命名為“渡渡鳥(niǎo)”（Dodo），緊挨在它右邊挖的第二條小溝被叫作“金發(fā)姑娘”（Goldilocks）（來(lái)自于童話(huà)《金發(fā)姑娘和三只熊》的故事），而后科學(xué)家把這兩個(gè)小溝連在了一起，合稱(chēng)為“渡渡鳥(niǎo)-金發(fā)姑娘”（Dodo-Goldilocks）。 6月6日，科學(xué)家開(kāi)始“動(dòng)真格的”，準備使用“熱量及逸出氣體分析儀”對火星土壤進(jìn)行第一次科學(xué)實(shí)驗?！斑@是自‘海盜’號之后，30年來(lái)第一次在火星上使用科學(xué)儀器做研究?！北说?史密斯說(shuō)。實(shí)驗方法和平時(shí)人們在家烘烤食物沒(méi)有太大的不同，“就像一個(gè)烤箱，把土壤和冰塊放在里面烤，直到烤出氣體來(lái)?！庇捎诓煌N類(lèi)的礦物質(zhì)中的水分會(huì )在不同的熱量下?lián)]發(fā)出來(lái)，因此“熱量和釋出氣體分析儀”只需“嗅”一下釋放出的蒸汽，便可判斷出火星土壤樣本中的礦物種類(lèi)。然而與家里烤箱不同的是，“熱量及逸出氣體分析儀”總共攜帶有8個(gè)微型烤箱，每個(gè)烤箱的直徑只有2毫米，就像一根鉛筆里面的鉛芯一樣細，只有極其微小的顆粒才能進(jìn)入，為此，每個(gè)烤箱上都安裝有一道細密篩網(wǎng)，而正是這道篩網(wǎng)把“熊寶寶”（Baby Bear）――第一份樣本――擋在了外面。 土塊太大無(wú)法進(jìn)入烤箱――沒(méi)辦法，科學(xué)家只好把接下來(lái)的幾天時(shí)間都用于搖晃篩網(wǎng)，希望能夠將土塊震碎。終于，在11日“鳳凰”號發(fā)回了信號，報告烤箱已經(jīng)裝滿(mǎn)，可以開(kāi)始實(shí)驗。這個(gè)消息讓科學(xué)家們歡喜地又唱又跳，而火星土壤出人意料的粘性也引發(fā)了大家更多的思考――是土壤中的鹽分在起著(zhù)粘合劑的作用嗎，一切都要等分析結果出來(lái)才有定論。 在“熱量及逸出氣體分析儀”中，“熊寶寶”先后被加熱到35攝氏度和176攝氏度，并未有任何發(fā)現，而后溫度繼續緩慢提高（最高至982攝氏度），使樣本中的礦物質(zhì)汽化，“含有化學(xué)束縛水的礦物質(zhì)在加熱到更高溫度后可能釋放出水，對此我們抱有很大的希望?！薄盁崃考耙莩鰵怏w分析儀”研究小組負責人、亞利桑那州大學(xué)的威廉?博伊頓(William Boynton)說(shuō)。如果礦物質(zhì)中含有水，就說(shuō)明火星表面巖石曾經(jīng)存在于液態(tài)水的環(huán)境當中。截至發(fā)稿時(shí)，科學(xué)家仍在對“熊寶寶”的研究結果進(jìn)行分析，這個(gè)過(guò)程非常復雜。 在用“熱量及逸出氣體分析儀”分析“熊寶寶”的同時(shí)，6月12日，科學(xué)家又指揮“鳳凰”號取了第二份土壤樣本――“熊媽媽”（Mama Bear），和“熊寶寶”一樣都來(lái)自“金發(fā)姑娘”小溝――灑到了“顯微、電子化學(xué)暨傳導分析儀”的光學(xué)顯微鏡上。第二天便收到“鳳凰”號傳回的圖像，呈現在科學(xué)家眼前的是迄今為止人類(lèi)看到的最精細的火星土壤圖像。 這些圖像中包含近1000顆單獨的土壤顆粒，最小的還不到頭發(fā)直徑的十分之一，其中至少有4種截然不同的礦物顆粒。這些樣本中既有較大、黑色、玻璃狀的顆粒，也有較小、發(fā)紅的顆粒?！拔覀円苍S正在觀(guān)看這些土壤的歷史?！薄帮@微、電子化學(xué)暨傳導分析儀”研究小組的湯姆?派克（Tom Pike）說(shuō)，“這表明，原始的火山玻璃顆粒經(jīng)過(guò)風(fēng)化，變成了更小的含有更高濃度的鐵的顆粒?！倍鹦峭寥兰词乖谀苛梢?jiàn)的最小范圍內都是成團結塊的。 “在這個(gè)我們從未到過(guò)的火星北極，這里的土壤很不尋常?！北说?史密斯說(shuō)，“我們非常感興趣，到底是什么樣的化學(xué)和礦物活性使這些顆粒結團并粘在了一起?！?/p> 在最初挖掘的“渡渡鳥(niǎo)-金發(fā)姑娘”小溝當中，除了現在已升華的幾小塊水冰之外，還有一片白色發(fā)亮的物質(zhì)從土層中顯露出來(lái)，雖然它并沒(méi)有在陽(yáng)光下消失，但科學(xué)家猜測這可能也是一個(gè)冰層。 從6月16日開(kāi)始，“鳳凰”號的挖掘區域由西北轉向了它自己的東北方向，這里的地面有裂縫和隆起，呈現出多邊形的地表特征，很可能是由于地下水冰膨脹以及收縮而導致。機械臂在這里又挖了兩條新的小溝分別叫做“白雪公主一號”（Snow White1）和“白雪公主二號”（Snow White2），在地下5厘米的深度，些許淺色的堅硬的物質(zhì)再次出現在科學(xué)家眼前。 那些白色的物質(zhì)到底是什么？火星的土壤為什么那樣結塊？北極冰層是否曾經(jīng)融化過(guò)？火星地下的水冰里到底有一些什么成分？關(guān)于火星，還有很多很多的問(wèn)題需要“鳳凰”號回答?！案忝靼淄寥朗沁@次任務(wù)的首要目的，這里的土壤與我們預想的有所不同?！北说?史密斯相信，“利用各種儀器進(jìn)行分析，我們可能會(huì )有真正的發(fā)現?！?/p> 轉自《南方周末》 |