南北半球的地貌差异
自1976年“海盗号”探测器和20年后“全球勘探者”查明火星地形的全貌以来,我们知道火星南北半球表面的地貌有很大差异.北半球几乎是光滑的平地,环形山为数不多,而南半球由许多环形山覆盖.这个事实表明,南半球是比北半球更古老的地形.赤道一带有因大规模火山活动造成的塔尔西斯山区.火星南北半球地貌差异巨大,成因一直是未解之谜.美国科学家最近在《自然》杂志发表文章认为,小行星或彗星等外力猛烈撞击是造成火星南北差异的原因.他们认为,数十亿年前,小行星或彗星猛烈撞击年轻的火星,造成地表巨大差异.不过,也有一些科学家认为,最新研究成果虽然为撞击说提供了更多论据,但仍无法完全排除其他可能,如火星自身的地质运动.
巨大的沙尘暴之谜
人类通过“水手9号”和“海盗号”探测器观测到火星上巨大的沙尘暴,而且“全球勘探者”也于2001年观测到几乎覆盖火星的大规模沙尘暴.大规模沙尘暴大多是在南半球的冬春两季频繁发生.例如2001年6月发生的一场沙尘暴.一开始只是南半球赫拉斯盆地上空的一团尘云,接着它的体积稍微有所增大,但是到了6月27日那天,风暴开始肆虐,尘云也急速膨胀起来.到7月初,尘云已扩散到盆地之外,并蔓延到整个火星上空.沙尘暴直到9月底才结束,但是卷起在高层的沙尘还照样浮游在大气中,所以到11月火星看上去还
是朦胧不清.
火星的大气很稀薄,只有地球的十几分之一.从理论上来说,大气大循环模型所表现的大规模的风,按火星上那样的条件不能轻易地刮起来,所以欲从表面扬起沙尘是困难的.尽管如此,实际上大规模沙尘暴还是发生了.这是为什么呢?
迄今为止,没有人能对“火星上的沙尘暴是如何迅速席卷全球”这一疑问做出正确解释,但是人们趋向于这样一种理论：由于空气中的尘埃颗粒吸收了太阳光,使它们周围的空气迅速升温.大风卷起火星表面更多尘土,导致气温进一步升高,这一循环机制使得小面积的尘云最终演化成了火星全球性的大沙尘暴.
与此相比,地球上没有全球性的大沙尘暴.这是因为地球上不存在火星那样全球蔓延的大沙漠,而沙尘暴是靠自我给养的.其次,地球的气温主要受制于水蒸气中所蕴含的热能,空气中的尘粒对气温的影响不大.而在火星上,情况则完全不同,因为尘土吸收了太阳光,能导致干燥的空气骤然升温,进而形成强风,扬起更多的尘土.
水的存在之谜
众所周知,人们探测火星最感兴趣的是是否存在水,因为水关系到生命的存在.从火星各地发现的称之“河谷网”这样的河流痕迹的地形推测火星上曾经有过大量的水.近期,美国宇航局“风凰”号登陆器在火星极地冰帽以外的地方发现了水冰存在证据.对于了解火星地表是否适于居住,此次发现无疑是至关重要的第一步.
现在,科学家们确信火星上曾经有过大量的液态水.可是水是从哪里来的呢?最有可能的一种解释是来自富含硫酸的地下水.这是因为“勇气号”发回的岩石光谱图显示,岩石成分有多达40％是硫酸盐.地下水通过火山岩层渗透上来,有时会淹没火星表面,形成浅湖或浅海,然后,水蒸发了,地面留下一层薄薄的硫酸盐,这样的过程在火星上可能多次发生.于是就累积成了厚厚的含硫酸盐的岩层.