好奇号探测器近距离观测火星蜘蛛状地貌

好奇号火星车在盖尔撞击坑夏普山低矮山麓拍摄了这张盒状构造的全景图像。盒状构造是约1至2米高的低矮脊状地貌，形成于远古时期地下水沿地下裂隙网络流动的过程中。火星勘测轨道飞行器曾观测到盖尔撞击坑内的这类构造，其存在是选择好奇号在此着陆开展探测的重要科学依据之一。NASAJPL加州理工学院MSSS

在火星探测器持续探索的时代，关于这颗行星远古历史的问题已发生转变。越来越多的证据表明，火星曾经拥有温暖湿润的环境。目前，研究人员的关注重点已转向厘清这颗红色星球水活动历史的时间脉络。所有研究工作最终都指向一个根本性问题：火星是否曾经孕育过生命？

像NASA的高分辨率成像科学实验相机（HiRISE）和欧空局的高分辨率立体相机（HRSC）等强大的轨道成像设备，已记录下火星表面众多表明远古时期存在液态水的地貌特征。其中包括沉积性河流三角洲、干涸的河床以及其他在从未出现过地表水的星球上难以解释的地形特征。

某些矿物在有水存在的条件下形成，探测车已在多个区域识别出这类矿物。

2006年，美国国家航空航天局的火星全球探勘者号探测器拍摄到了一类名为箱状脊状构造的地质形态。这类构造为低矮的脊状隆起，高度仅约1至2米，其间被充填着沙粒的凹地所分隔。其形成过程是：富含矿物质的地下水沿基岩中的地下裂隙网络流动，水分蒸发或化学条件改变后，溶解于水中的矿物质随之沉淀析出；经过漫长地质时期，部分基岩发生侵蚀剥蚀，原先被包裹在岩石内部的矿物脉络便暴露出来，形成凸起的脊状构造，而沙粒则在相邻脊体之间的空隙中逐渐堆积填充。

箱状脊状结构俗称蜘蛛网，因为从上方看它们的形态与蜘蛛网相似。（作者

在地球上，箱状脊状构造的规模通常较小，高度一般仅有几厘米，主要发育于洞穴中或极为干旱、多沙的环境中。其成分通常为石英，因为石英由氧和硅组成，而这两种元素是地壳中含量最丰富的元素。

无论火星箱状脊状地貌由何种矿物构成，它们很可能蕴含着关于火星远古生命的重要线索，因为据我们所知，这类结构仅在液态水存在的情况下才能形成。它们是科学家正在努力拼合的一块关键拼图，旨在最终揭示火星上微生物生命的完整图景，包括其可能持续的时间尺度，以及地表宜居条件是否曾呈现间歇性特征。

这张由NASA高分辨率成像科学实验（HiRISE）相机拍摄的图像展示了盖尔陨石坑内夏普山上的火星箱状构造地貌。好奇号火星车（MSL）选择在盖尔陨石坑着陆的原因之一，就是为了研究夏普山引人注目的地貌特征，包括箱状构造山脊。图像来源：NASAJPLCaltech亚利桑那大学

轨道图像有助于理解箱状构造特征，但要真正认识其本质及其与火星上潜在生命的关系，还需开展近距离观测。

MSL好奇号已经在盖尔陨石坑的夏普山上的箱形褶皱地带探索了大约六个月。在探索这些地形时，其中一个问题是确保探测车能够安全地穿越地形。为了做到这一点，好奇号必须沿着山脊顶部行驶，而这些山脊顶部的宽度几乎与这辆SUV大小的探测车一样宽。

这路段几乎像一条可供我们行驶的高速公路。但随后我们必须驶入洼地，在那里需要特别留意‘好奇号’火星车的车轮是否会在沙地上打滑，或在沙地中转向困难。美国国家航空航天局喷气推进实验室（位于美国加利福尼亚州南部）的运行系统工程师阿什莉斯特鲁普表示，总会有解决方案，只是需要尝试不同的路径。

在地球上，地质学家会寻找那些行星地质层自然暴露的地点。火星上也是如此，盖尔陨石坑中的夏普山就是这样的地貌之一。它高约5公里，随着好奇号不断向上攀登，它研究了这座山在不同地质时期形成的岩层。其观测结果表明，火星随时间推移逐渐变得干燥，而这种长期的干旱过程曾被一些较短的湿润时期所打断，当时火星表面存在液态水。

这座山本身就是一个谜题，正如火星的其他部分一样。好奇号爬升得越高，就越发现火星变得越来越干燥。这完全合乎逻辑，但由于夏普山高达5公里，这意味着在某个时期，火星的地下水位也曾非常高。

在如此高的山体位置发现箱状构造，表明当时的地下水位一定相当高。休斯顿莱斯大学的火星科学实验室好奇号科学家蒂娜西格博士说道。她正是负责研究这些箱状构造脊的研究人员之一。这意味着，维持生命所需的水可能比我们此前通过轨道观测所认为的存续时间更长。

好奇号火星车拍摄了这张箱状构造脊线的特写图像。图中微小的圆形结核是数十亿年前地下水中的矿物沉淀形成的。图片来源：NASAJPLCaltechMSSS

好奇号对箱状构造山脊的特写图像显示，其中含有在火星上多次发现的矿物结核。这些结核出现在箱状构造山脊中，有力地表明这些山脊确实是在有水的环境中形成的。但这些结核也引出了另一个问题：它们并非沿着中央裂隙分布，而是出现在山脊壁面以及山脊之间的凹陷处。

我们还无法完全解释这些结核为何出现在那些位置，塞格说，也许这些山脊最初被矿物胶结，随后的地下水活动在它们周围形成了结核。

好奇号携带着自身的便携式实验室，因此被称为火星科学实验室（MSL）好奇号。这使其区别于更专注于采集样本以供未来返回地球的毅力号。好奇号曾对箱状脊状构造开展采样分析，获取并检测了三份样本，结果在脊状构造中发现了黏土矿物，在凹陷区域发现了碳酸盐矿物。

2026年，探测器在箱状脊状地貌区域采集了第四份样本。该样本被送入好奇号火星车的车载实验室进行了更深入的分析。这种分析技术称为湿化学分析，其过程包括将样本研磨成粉末，再置入火星车的高温炉中加热。该设备旨在识别对生命具有重要意义的含碳化合物。炉内温度可接近1000华氏度（约538摄氏度），足以破坏有机分子；但这一小型而高效的实验室会预先加入特定化学试剂，从而保护有机分子不被高温分解。在火星任务期间，好奇号已利用该技术成功识别出多种复杂的含碳分子。由于所用化学试剂储量有限，该技术仅用于最具科学价值的目标样本。

目前，好奇号团队仍在等待该分析的结果。但此前采集的三个样本中均检测到了长链烃类化合物，这是迄今在火星上发现的最大规模的长链烃类。在地球上，这类化合物是脂质的重要骨架结构，而脂质本身则是细胞膜的基本构成单元。

岩石中高含量的二氧化硅也表明，曾经流经这些裂缝的古代水体很可能呈中性或仅呈弱酸性。这种环境被认为适宜微生物生存。

这些箱状构造脊及其化学成分目前正受到科学界的密切关注。一篇发表在《天体生物学》期刊上的论文指出：长链烷烃的高浓度与目前已知的火星远古时期少数非生物有机分子来源不相符。该文还指出：假设远古火星存在生物圈，并能在火星泥岩沉积物中产生如此程度的复杂有机质富集，这一推断并非不合理，同时提醒我们，正如萨根所言：非凡的主张需要非凡的证据。

我们是否已接近关于火星存在生命的非凡证据这一水平？这一点尚难断言。但没有任何理性科学家会否认，目前所获取的证据颇具吸引力，且相关探索工作具有重要价值。

今年3月，好奇号火星车将离开夏普山的这一区域，继续向山上行进。这些箱状构造属于该山更大范围的硫酸盐岩层的一部分，而这一岩层将成为其2026年大部分时间的研究重点。

探测器将继续收集证据，尽管其开展湿化学分析的能力有限。它仍可执行其他类型的分析，而它所发现的证据将引领我们更深入地探索古代火星的奥秘。随着它向夏普山高处行进，将持续搜集火星曾反复出现液态水环境的证据，并进一步评估其潜在的宜居性。

或许在此过程中，它将揭示我们所有人所期盼的非凡证据。

相关知识

火星是太阳系中位于地球轨道外侧的行星，距离太阳约2.28亿公里，因其表面富含氧化铁而呈现红色。它拥有稀薄的大气层，主要由二氧化碳构成，表面温度极低，昼夜温差大。火星上有火山、峡谷和极地冰盖，科学家认为其过去可能存在液态水，甚至生命迹象。目前多个国家已向火星发射探测器，开展科学研究与探索。

BY: Evan Gough

FY: AI

如有相关内容侵权，请在作品发布后联系作者删除

转载还请取得授权，并注意保持完整性和注明出处