數(shù)十億年前，液態(tài)水流過(guò)火星表面，隨著這顆紅色行星磁場(chǎng)消失也失去了大氣層，它也失去了束縛水的能力——至少大多數(shù)理論是這么認(rèn)為的?，F(xiàn)在一種新的模型表明，如果火星開(kāi)始靠近太陽(yáng)并緩慢地向外移動(dòng)，那么它將開(kāi)始變得更加溫暖和濕潤(rùn)。賓夕法尼亞州立大學(xué)的研究員科爾·布朗說(shuō)：火星從金星頂上開(kāi)始，然后它向外跳向地球。布朗與同樣來(lái)自賓夕法尼亞州立大學(xué)的行星科學(xué)家達(dá)倫·威廉姆斯(Darren Williams)合作，建立了一個(gè)早期太陽(yáng)系，火星從一個(gè)更溫暖的地方出發(fā)。

早期潮濕的火星可能是在金星軌道附近開(kāi)始，在它生命早期的引力作用將這顆紅色行星推到目前軌道之前。圖片：NASA/GSFC

博科園-科學(xué)科普：發(fā)現(xiàn)這個(gè)過(guò)程不太可能，但卻是可能的——以這種方式開(kāi)始的行星中，只有10%以上成功地到達(dá)了今天火星運(yùn)行軌道的地方。今年6月在丹佛舉行的美國(guó)天文學(xué)會(huì)第232次會(huì)議上公布了這一結(jié)果。在火星遠(yuǎn)離金星之后，事情就會(huì)變得有趣起來(lái)?；鹦潜砻姹缓恿鳡畹孛埠蛿U(kuò)張的三角洲劃破，所有這些似乎都表明火星表面曾經(jīng)有液態(tài)水存在。在近40億年的歷史中，這些特征幾乎和行星本身一樣古老，暗示著液態(tài)水在這顆紅色行星上是短暫的。

40億年前，年輕的太陽(yáng)更暗，亮度只有現(xiàn)在的75%。如果火星在目前的軌道上運(yùn)行，它與太陽(yáng)的平均距離為1.42億英里(2.29億公里)，是地球的1.5倍(1.5個(gè)天文單位，即AU)，那么這顆新誕生的恒星本身還不足以讓它保持溫暖。要想讓這顆行星的溫度足夠高，能夠容納水，就必須有一個(gè)大氣覆蓋層。有了顯著的溫室效應(yīng)，大氣層將使這顆紅色星球的表面保持液態(tài)水。隨著時(shí)間的推移，研究人員認(rèn)為大氣已經(jīng)消失，美國(guó)宇航局的火星大氣和揮發(fā)性進(jìn)化(MAVEN)任務(wù)等航天器正在尋找關(guān)于消失的大氣層線索。

但布朗并不滿足于這種解決方案，可能有另一種方法來(lái)實(shí)現(xiàn)(液態(tài)水的)這一結(jié)果。布朗和威廉姆斯注意到金星附近的區(qū)域在太陽(yáng)年輕的時(shí)候是適宜的溫度，在太陽(yáng)年輕的時(shí)候，利用計(jì)算機(jī)模型發(fā)現(xiàn)這兩顆行星可以在大約1億年的時(shí)間里一起演化而成，足夠短的時(shí)間使液態(tài)水在地表形成。這兩個(gè)行星會(huì)保持潮汐鎖定，在那短暫的一段時(shí)間內(nèi)保持不變的臉指向?qū)Ψ剑钡杰壍郎系牟环€(wěn)定最終將他們分開(kāi)。在逃離后，火星會(huì)在金星附近經(jīng)過(guò)多個(gè)軌道，重力會(huì)把金星往內(nèi)推，讓火星螺旋上升。

在這種情況下，這顆紅色的行星用不了多長(zhǎng)時(shí)間就會(huì)與地球發(fā)生相互作用——這就是事情變得困難的地方。在這個(gè)場(chǎng)景的第一次模擬中，重力與地球的相互作用成功地將這顆紅色的行星推到了它目前的位置。但是布朗和威廉姆斯注意到，這顆紅色的行星偶爾會(huì)出現(xiàn)在我們地球的40個(gè)地球半徑范圍內(nèi)——比月球的軌道還要近。不幸的是，最初的模型沒(méi)有包含月亮，所以他們沒(méi)有繪制出潛在的混亂，所以在下一次迭代中加入了月亮。

這有點(diǎn)像你向地球-月球系統(tǒng)發(fā)射火星大炮。進(jìn)行了10000次模擬，火星以不同的速度進(jìn)入系統(tǒng)。發(fā)現(xiàn)火星離地球表面越近，就越有可能影響到月球——有時(shí)甚至?xí)阉耆?qū)逐出太陽(yáng)系。在這些模擬中，火星只有很少接近到足以影響系統(tǒng)的程度，但“這是一個(gè)我們需要注意的風(fēng)險(xiǎn)”?！队H密接觸》提出了一些有趣的問(wèn)題，月球起源的主要理論涉及一個(gè)火星大小的天體在太陽(yáng)系早期與地球相撞。這次碰撞將會(huì)在地球表面劃出一塊區(qū)域，連同撞擊者留下的碎片一起匯合到月球上。這個(gè)過(guò)程與布朗和威廉姆斯模擬的過(guò)程相似，但沒(méi)有災(zāi)難性的影響。

這幾乎能說(shuō)明問(wèn)題，但事實(shí)并非如此?；鹦菑慕鹦歉浇霭l(fā)的可能性很小。在超過(guò)一半的模擬實(shí)驗(yàn)中，火星與金星或地球相撞，這將使火星和火星表面的任何水跡象消失。近20%的時(shí)間里，這顆紅色的行星被完全地從太陽(yáng)系噴射出去，而另外10%的時(shí)間里，它被拋入了太陽(yáng)。只有13%的時(shí)間它能夠成功地在金星和地球之間跳舞，到達(dá)它目前的位置。目前，研究人員仍在繼續(xù)探索火星可能已經(jīng)成功進(jìn)入外太陽(yáng)系的方式，以及火星和金星在潮汐鎖定狀態(tài)下是否能夠保持穩(wěn)定。

博科園-科學(xué)科普｜文：Nola Taylor Redd/Space

博科園-傳遞宇宙科學(xué)之美