太陽系013 ~ 火星, 太空之旅的跳板

太陽系013 ~ 火星, 太空之旅的跳板

11/2/2019

 

引言
太陽身邊这位身材嬌小, 却滿臉羞紅的行星, 她是一位不好惹的皇后, 自古羅馬時代的天文学者, 就管她稱為戰神 (Mars)。然而这顆撲朔迷離, 捉摸不定又变化多端的星宿, 中國古代星占家稱之為「荧惑之星」。看到她時, 象徵殘疾、喪葬、兵荒馬亂, 是不吉利的。

 

占地利之便, 如今圍繞在她身邊至少已有14顆人造衛星, 其中6顆还在執行任務, 包括老兵 Mar-2, 從1971年就开始服役直到今天。

 

時代科技名人尹隆馬斯克 (Elon Mask), Space-X及其它高科技公司的總裁, 計劃將在2024年送100人移民火星。他担心一旦地球被一颗大隕石撞到, 若没有一個方舟計劃, 人類和其文明就將毁於一旦。然而人類想要移民火星的理想, 是否可以實現呢?

 

地球的小妹
火星也是類地行星之一, 她距太陽1.52 AU, 或2.27億公里! 她直徑是地球的53%, 積体只有地球15%。她的質量是地球的11~14%, 引力是地球的40%。

 

火星有類似地球的倾角平均25.2度, 但因沒有強有力的月亮固定她, 在繞日時这倾角变化頗大, 在13度 ~ 40度之间。地球倾角只在22度~ 24.5度之间微調, 故地球的四季要比火星穩定許多, 在此要再次感激我们的月娘。

 

火星自轉, 一天約地球的1.027天, 即約24小時40分。公轉繞日軌道傾斜度只有5.65度, 一年687天, 是地球的1.88倍。她的四季長度也大約是地球兩倍, 但長短变化不小!

 

兩個月亮
除了人造衛星外, 火星共有两個月亮, 她们的名字一個叫迪莫斯 (Deimos), 公轉繞火星一週30小時; 另一個叫福博斯 (Phobos), 一天繞火星三圈. 她們又個別被稱為火衛一和火衛二, 都非常小, 大約寬度各是13公里和22公里, 形狀怪里怪氣的。後來發現原來她倆都是從天外飛來含碳量高的大隕石。因為都很靠近火星, 因此潮汐鎖定, 終年目不轉睛地盯着主母看。

 

磁場逐漸消逝
火星的引力是地球38%, 內部和地球一樣具有鐵鎳核心, 但核心半徑只有1800公里, 約地球的一半。加上頻繁的火山運動, 核心冷却也比較快。 據估計, 40億年前火星磁場就逐漸消逝。和金星一樣, 火星失去了磁場 (Intrinsic Global Magnetic Field) 的保護後, 太陽風造成大氣剝離, 大氣壓下降, 液態水昇華, 地表逐漸乾涸。强烈的宇宙輻射, 使得火星上動植物無法生存。地球強大的磁場時時保護著我们, 我们真不可視其為理所当然的呀!

 

大氣十分稀薄
火星大氣十分稀薄, 比地球大氣層薄約100倍，並且幾乎沒有氧氣。大氣主要成分95%二氧化碳、3%氮、1.6%氬, 还有一點點氧和水氣。地表上任何形態的水都会被蒸發一乾二淨。大氣壓力只有地球0.6%, 等同地球上空35公里的氣压, 而且火星地表十分寒冷, 日夜溫差從28 °C到 –132 °C。平均溫度只有–52 °C! 所以去火星旅遊別忘了穿厚一點太空衣, 而且要載氧氣罩和水喔!

 

火星地表
地球最高峰無愧是珠穆朗瑪峰, 高8844米, 若考慮海底下的深度, 地球最高峰則應是夏威夷島冒納羅火山, 海拔4205米, 加上海平面下5998米, 總高度是10203米! 但太陽系最高峰, 是火星上的奧林帕斯山, 他的高度是21229米, 真叫人感到望塵莫及!

 

除了沙漠、沙丘、礫石、隕石坑、火山口、大峽谷及低涯平原。这些地形在过去億萬年滄桑的歷史中, 除了被星球撞擊, 極可能被水侵蝕. 在地球上, 使用望遠鏡不但可以看到火星地表滿了过去被水衝蝕過的痕跡, 人們也猜測兩極似乎有冰覆蓋。

 

顯眼的一道刮痕

這道刮痕早在1877年就被義大利天文学家斯基亞帕雷利（G.V. Schiaparelli）發現, 他相信那是火星上巨大的人造水道。1894年美國著名的天文學家羅威爾 (Percival Lowell, 1855~1916) 也相信, 那就是火星上的人工運河, 他深信火星上一定存在非常先進的火星文明。1964年, 美國水手号傳回來的相片, 才發現那運河不过是一條長4000公里, 寬200公里的大峽谷, 後被稱為水手号峽谷, 这下亞歷桑那州大峽俗成了小巫。

 

講到这位哈佛數学系畢業的才子, 他不但对火星着迷, 家中有的是錢, 在亞歷桑那州的 Flagstaff 市蓋了一座以自己為名的天文台, 每天晚上探望星空, 直到过逝都没找到他預測存在的X行星1930年, 卻被他徒弟湯博 (Clyde Tombaugh ) 發現了冥王星。

 

證實有水
2007年8月, NASA發射鳳凰號, 探索主要目標是火星上是否存在適合微生物生存的環境，並研究是否存在地下水, 以及火星極地的氣候。翌年5月鳳凰号成功地在火星北極軟著陸. 不久NASA宣布確定在火星地殼的深處有水! 發現兩極上層是二氧化炭乾冰, 下層是水冰。地表橘紅色是赤鐵礦, 也證明水曾經存, 在才会生銹。2015年9月, NASA 再次宣告火星土壤含水量1.5~3%, 水由地下湧出。南極地下1.5公里深有鹽水湖。

 

洞察號

2018年5月, NASA發射洞察號 (InSight) 登陸探測器, 11月26日著陸. 研究火星地質內部結構、導熱、地震，並聆聽紅色星球上的怪異聲音。以此研究火星的地質演化。洞察號任務目前遭遇挑戰, 鼴鼠挖地挖到30厘被卡住, 無法继續下挖, 各種方法暫都無效, 還在排除故障。

 

雖然火星的環境看來如此地惡劣, 但一些科学家还是認為她是太陽系眾行星之中最俱有人類可居住的潛力, 即非如此, 她也是未來人類探索宇宙的跳板。