火星為什麽會有液態水

美國宇航局(NAsA)在不久前的一次新聞發布會宣布，火星的表麵就存在著液態水。事實上，火星研究者多年前就已經知道，火星上一定有水!因為在火星大氣中早已探測到存在有水蒸氣，在火星兩極也發現有一定量的水冰。甚至於在火星的地下還有可能存在足夠數量的凍結的水，它們融化之後，可以成為一個海洋。最近的發現，令人驚奇之處就在於：火星的近表麵竟然就有液態水!

在發現火星液態水的高緯地區，氣溫冷到了水的凍結溫度以下攝氏70到100度，凍結的土層可能會有3～6千米厚。極低的溫度和極稀薄的大氣(隻有地球大氣的l／100)，使得火星上的水基本上隻可能以兩種形式存在：同態的冰和氣態的水蒸氣。如果將一杯水從火星深處送到表麵，它會立即凍結或者蒸發。

火星上的氣壓如此之低，使得能夠存在液態水的溫度範圍最多限製在攝氏0-10度，也就是說，純淨的水在攝氏

10度以上就沸騰了。像在地球的高山上，水在不足攝氏100度就沸騰了，隻不過在火星上這個溫度還要低得多。火星上總的含水量大約為地球南極的4％，地下水的含量就更大了。水的循環仍可能通過雨雪的形式落下來，但又凍結成冰。在火星的兩極地區就有大量的冰。其中北極帽的水冰有1200千米的跨度，有些地方厚達3千米。

但是，為什麽在這麽冷的條件下還會有液態水存在呢?

從滑冰來談這一問題很容易理解。在不太冷的天氣，溜冰者的重力及運動給冰麵增加了一點壓力和摩擦，產生了薄薄的一層水。火星表麵的平均大氣壓剛好在其水的同、液、氣三種物相的交點附近。隻需要將氣壓升高一點點，就可能存在液態水。火星上水的i相點的位置為壓強6．1毫巴和溫度攝氏0．0l度。火星上全球平均的表麵大氣壓隻要略微高一點，從理論上講，是可能存在液態水的。

三相點剛剛高於火星表麵的平均大氣壓是偶然的嗎?一些科學家認為，假如火星全球平均氣壓比這稍高一些，在火星表麵就會廣泛地存在液態水，大氣中的二氧化碳就會溶解於水中，含有碳酸的酸性水與含矽的石質物質相互作用，形成含碳的礦物。這一過程會使大氣變得稀薄，直到使氣壓降低到低於二三相點。因此，火星大氣在這方麵可能有一個自調節的過程。

就是在那些大氣壓稍微高於j相點而氣溫又低於水的沸點的地方可能存在液態水。在火星南極附近的希拉斯盆地(這是一個由小行星撞擊形成的窪地，跨度有2100千米，幾乎深達9千米的底部)，是火星表麵的最高氣壓區，為12．4毫巴，遠遠高於三相點了。

火星上有5個區域有可能發現位於地表的液態水。除了上麵說的希拉斯盆地，還有Amazonis地區，chryse和Elvsium盆地。它們占據了火星表麵大約30％。當然，並不是說在這些地區一定會存在液態水。

由於火星上畢竟非常冷，隻有白天才適宜液態水的存在，在夜晚水又被凍結。譬如，在“海盜號”著陸器的降落點，夏季日照的白天，氣溫可以達到攝氏零下17度，而土壤中可以高達攝氏27度。但是，日落以後，溫度會降到攝氏零下60度，甚至更低。

液態水的存在可能還有一個重要的原因。日常生活經驗告訴我們，一般的水在攝氏零度就凍結了。但是，如果水中含有鹽，它在更低的溫度下才會凍結。南極洲的頓卷池(Don JunnPond)就是一個很好的例子。它的含鹽量很高，在攝氏零下24度的低溫下還存在液態水。可見，鹽可以使水的冰點大大降低。某些鹽的組合，可以使冰點降低60度。對於火星。經過熱力學和化學穩定性的研究，認為最有效的使冰點降低的鹽成分，主要還是氯化鈉，也就是我們生活中不可缺少的食鹽。

最近對於火星隕石的分析表明，如果火星存在過古代海洋的話，含有和今天的地球海洋類似的一些鹽分。早在1976年，兩個海盜號火星著陸器就分析過火星的土壤，發現可能含有10％～20％的鹽分。火星岩石和地球上的一樣，浸入水中，就會與水反應，形成鹽和黏土礦物。具體的化學過程，則和局部的岩石成分有關。

另外，流動著的水比較容易保持液態。因為冰是一種晶體，流動著的水不容易形成晶體，也就不容易結成冰。在寒冷的地區，一直流著水的水管就不容易被凍住。在火星地下的含水土層，含鹽的水當然也是這樣。前年，美國科學家曾考察阿拉斯加，尋找喜寒的微生物。那裏是冰天雪地，氣溫在冰點以下，但是仍有液態水流出冰河。和冰層靠在一起的黑色石頭吸收了陽光，使冰融化。在液態水的一些小池子裏，有很多微生物。在攝氏零下20度的南極洲，科學家也曾經見過這樣形成的液態水。在地球上的更多的地區，可以見到在攝氏零度以下冰和液態水共存。最著名的是Vostok湖，這是南極冰蓋下大約4千米深處的一個廣闊的水域，麵積大約有加拿大南部的安大湖那麽大。冰蓋就像一條大毯子，上麵的溫度與火星上一樣寒冷。

是否有一天火星探險者可以在火星的地下也發現一個Vostok湖呢?沒有人知道。未來的火星探險者將不‘隻是“循著水去找”，而是要“循鹽去找”。