NASA:火星曾有海洋!覆蓋面積達 19%、深逾 1.6 公里

作者 | 發布日期 2015 年 03 月 10 日 19:18 | 分類 天文 , 自然科學
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歐洲太空總署(ESA)的火星快遞軌道衛星於 2012 年環繞火星進行雷達探測,當時的雷達資料支持了科學家長久以來認為「曾有大量液態水覆蓋火星北半球」的假說,但並未提出明確的證據事實。不過,美國國家航空暨太空總署(NASA)最近的研究指出,火星表面曾有水體比北極海還要龐大的海洋,且科學家也估算出共有多少液態水從中消失。



現在的火星表面環境因大氣壓力及溫度過低,會讓液態水蒸發或凝固,液態水在火星表面幾乎不存在。火星裡的水大多鎖在永久凍土與極冠等冰凍圈,除此之外,只有極少量的水蒸氣存在火星大氣層中。因此許多科學家致力於找出古代火星的水文遺跡,希望能重建古代火星可能存在的海洋。

NASA 高達德太空飛行中心(Goddard Space Flight Center)科學家 Geronimo Villanueva 帶領的團隊針對火星大氣進行一連串的分析研究後,透過估算多少水曾逸散到太空中,進而計算火星表面曾有多少液態水的存在。這項研究也出現在《科學(Science)》期刊上。

研究結果發現,在距今 43 億年前的諾亞紀(Noachian Period)註一時期,火星表面曾存在體積逾 2,000 萬立方公里的海洋,比體積為 1,800 萬立方公里的北極海還要大,足以讓整個火星表面覆蓋在 137 公尺深的液態水層下。而研究也顯示,當時的海洋覆蓋面積為北半球的一半、在北部平原的位置,海洋覆蓋火星表面達 19%,部分水深甚至超過 1.6 公里。

註一:火星地質年代依撞擊坑密度劃分,可分為 4 個階段:46 至 41 億年前的前諾亞紀(Pre-Noachian Period)、41 至 37 億年前的諾亞紀(Noachian Period)、37 至 30 億年前的赫斯珀利亞紀(Hesperian Period)及 30 億年前至今的亞馬遜紀(Amazonian Period)。

科學家利用歐洲南方天文台(European Southern Observatory)的「超大望遠鏡」(Very Large Telescope)、美國凱克天文台(W.M. Keck Observatory)及 NASA 的紅外線望遠鏡觀察火星上 2 種不同的水:普通的水(H2O)及半重水(HDO)註二,並透過比較分析 45 億年前的火星隕石與目前火星大氣及冰冠中水及半重水比例的變化,進而具體計算出火星曾有多少液態水存在。研究結果顯示,從火星海洋形成到現在,已有約 87% 的水逸散到太空中。

註二:
1. 普通的水(H2O)是由 2 個具質子的氫原子及 1 個氧原子所組成,而重水(或氘化水,化學式為 D2O 或 2H2O)分子內,有 2 個氫同位素氘(又稱重氫、比一般氫原子多 1 個中子),其質量比一般水還重。半重水(HDO)則是只有 1 個氫原子為多 1 個中子的氘。
2. 地球的 HDO/H2O 比例為 1 比 3,200;火星則為 1 比 400。

這項研究除了點出火星表面曾有大面積海洋存在的事實外,也說明了既然火星失去的水比例高達 87%,代表其潮濕的時間比先前科學家們預估的還要長,相對地,它為適居地時間也就更長。

(首圖來源:NASA’s Goddard Space Flight Center

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