探索火星地貌的惊人发现

随着观测仪器性能越来越完善，火星上同一片区域的图像也越来越完善。

正如上文所示，我们对火星外貌的第一印象便是这颗星球与我们的星球有着太多的相似之处，至少人们以为在火星上看到了大面积分布着的大洋、陆地和岛屿。事实上，这些地形轮廓似乎并不像通过望远镜所观测到的那么简单；正如我们不断重申的那样，在远距离的观察下，我们采用的研究方法只够允许我们辨认出火星表面显露的大致轮廓，因此即便火星海岸线看上去十分清晰，我们也无法分辨出上面无数蜿蜒曲折的线条、狭小的海湾或者海角；但是在辨认斑块及其界限时，通过与前人绘制的图像进行对比，我们能看到光学领域的不断进步。如果我们关注火星上的某些特殊点，我们不可能不惊叹于每次对其重制的图像上所发生的深刻改变。在普通条件下，肉眼只能辨认出看似圆形的小斑点，随着观测条件的完善，我们会发现斑点形状其实一点也不规则，反而呈现出我们想象不到的轮廓。对此，我们已经在论述火星独特的运河景观时解释了其中的视错原因。

随着资料越来越丰富，我们不断注意到纯粹由器材因素带给图像的变动；除了这一原因，还有个人阐释的因素。然而，即便我们考虑到了一切因素，也不得不承认火星面貌还是显现出不容置疑的变动，因为这时它的轮廓或色度变化的规模超出了人们偶尔的意见分歧的范畴。

塞奇神父于1863年给出了他对火星地貌变化的猜想，卡米伊·弗拉马利翁在其著作的开篇便对该猜想进行了证实。

这些认知上的进步必然会给早期公认的观念带来某种修正。过去人们简单地认为，坚固的地表和流动的水层形成了如地球地貌般恒定的火星地理分布，如今取而代之的观念是火星地貌远没有那么稳定，也就是说它的海岸是模糊的，四散的潟湖或海域都很浅。对此我们应该注意到，那些人们从一开始就发现的深色斑块的不同色度，往往是水层的不同深浅导致的。

火星的变化

Sud：南；Nord：北 为了方便比较和识别，每隔90经度绘制一次从天文望远镜中看到的不同火星景观。

根据麦卡脱投影法绘制的火星平面球形图。图中不包含所谓的极地地区。

因此，为了明确问题范围，我们仅限于根据前人力图再现的火星景观图来思考有关火星地貌的推论。一般来说，过去人们都认同火星上的海岸略微高于海平面，千篇一律的低矮山坡脚下是广阔的海滩；地球上的某些潟湖区或海水退潮后露出的广阔海岸最接近火星的这种地貌特征。类似的地表状态显然会加速地貌的改变——海平面往复运动，海岸在震动下被重塑和改变。有人认为是极地冰雪的融化导致了海水体积的改变；还有人猜测是火星极小的卫星——我们将于下一节展开讨论——带来的轻微潮汐；亦或是大气运动导致的结果，换句话说，海浪击打沙咀脆弱的岸坝，被推倒的岸坝身后绵延起平坦的陆地。

简言之，这就是长久以来人们对火星景观的刻画，也是人们最容易联想到的火星总貌，但看似可靠的基本概念也会有被质疑的一天。至于火星地面以下的部分，我们不得不承认，它还有待人们天马行空地想象。设想火星内部淌着水流、山河湖海交错、平原和丘陵上饰有繁茂的植被，这一点也不荒谬，因为许多猜想都认为，火星表面呈现出的特殊颜色是由这些泛着红色或橙色的有机生命蔓延造成的……总之，人们设想中的火星无高低起伏，地貌千篇一律。事实上，在观测的最大限度内，人们无法分辨某个相位下出现在晨昏线上的凸起部分是什么；唯一可以产生类似效果的——正如我们在前文中看到的那样——无疑就是云雾，因为这些凸起时有时无。

火星表面就像人们设想的那样没有明显的凹凸不平；但是如果——虽然我们很难想象火星会是另一番面貌——火星上确实存在某些隆起，它们也要比月球凸出部分的平均海拔低；实际上，类似的隆起在某些观测条件下是可以被分辨出的。尽管人们对火星地貌真实布局的研究中还存在这些不确定因素，但从所有观测事实中能得出此肯定的观点：火星上不存在大量或孤立或聚集的山脉。

总体来说，火星表面可被认为是较为平坦的，或者说极少有崎岖不平的情况。这一结论的确立需要合理的解释，于是人们提出了各种假说来解释导致这种状态的主因。事实上，我们可以反问：这是否并非火星的最初状态，或者说会不会存在过规模十分有限或不同于地球上的造山运动。但同样符合逻辑的假设是，火星超前的演化使得火星地表的凸起部分在各种自然因素的作用下被侵蚀至逐渐归为平整。甚至将这两个主要假说结合起来也合情合理：后者的结果在前者的催化下加速发生。

为了证明这种侵蚀作用的合理性，人们通常得先认同，从宇宙起源论的角度来看，火星应该比地球更年老。与地貌的改变同时发生的还有水的匮乏，归根结底，火星可能先我们一步进入脱水阶段，而这也让人类看到了地球将来的命运。

根据火星地貌被赋予的特点，人们很容易由火星上的海滩联想到地球上某些海岸的样子。

所有这些假说绝不是不可能发生的，也许它们来源于人们对表象的阐释和逻辑推论，而这些推理的基础是我们能够直接在地球上掌握的结论。我们应该回忆一下在前文中探讨过的自然因素的作用以及它们产生作用的机制。为了提出一个精确的推论，我们应该确定自然作用在相似的材料上所产生的效果是一样的；既然火星的整体密度明显小于地球，便可知火星是由较轻的材料构成的，然而除此之外，我们对火星地表的本质一无所知。尽管如此，我们还是要进行对比，因为在对比中我们才能获得满意的解释。由于火星材料密度较小，所以它的岩石(1)即地表本身的成分逻辑上来说可能存在许多利于水逐渐渗透进地底的小孔，这可以用来解释火星相对干燥的地表；也因为多孔，火星才很难抵御那些能使地表产生裂缝的攻击，而这些裂缝又进一步加大了水渗透的可能性。火星完成这一过程也许要比地球慢得多，因为虽说轻薄的岩石似乎对自然摧残的抵御能力很弱，但自然的摧残力度也同样很小——不要忘了，与我们生活的世界相比，火星上的重力强度要小得多。在同样的斜坡上，火星上水流动的速度更慢，而水流的力学作用或侵蚀作用与它获得的速度成正比，因此放慢速度的水流在火星的某些表面上也许起不到什么作用，就算有，其影响也非常有限。

火星“运河”如果真如人们过去想象的那样，那么其宽度之广好比将一人置于运河的一边，他就看不到运河的另一边，且他自以为面对的是海平面。

上图所示地球景观的特点让人联想到了火星海岸的样貌，人们曾认为是海水涨落使火星地貌呈现出明显的改变。

在这两幅火星外观图中，晨昏线或圆盘边缘出现了可能是云雾导致的条痕和巨大白斑。

所有这些推论只有在我们认同其原理的情况下才具有说服力，因为要为一片我们还不熟悉的地表推算出上面发生的侵蚀作用的过程及其结果，即使并非不可能，也实属困难。然而，那些认为火星的大片区域不是部分干燥就是全部干涸的观点，以及侵蚀现象会改变地表形态特点的常识，将有助于我们构想出火星可能呈现的主要景观。人们从这些信息以及那些一度被确认的数据中得到启发，认为火星的主调是“沙漠”，也就是呈一种类似撒哈拉沙漠的形态，这种联想并非毫无逻辑。我们已知广阔的黄色遮蔽物类似被风吹起的层层沙尘，它们被认为是干燥、多石或沙化区域的成因。既然如此，人们就有理由认为，火星的地表遭受着相当可观的风力侵蚀，或者说对岩石的打磨——就像是用喷砂处理一样。这种风力作用在沙漠地带随处可见，人们经常会看到沙漠上耸立着奇形怪状的风化残丘以及废墟状的岩山，但这总体来说只是地球上侵蚀过程中的一种过渡状态，即介于初始形态和最后可能被风力侵蚀得彻底消失之间。那么火星上可能存在同类形态的岩石吗？鉴于人们倾向于认同的火星更早衰老这一观点，如今火星可能几乎处于地表完全平整的阶段。我们当然要对上述猜测保留自己的意见；但基于数据以及最可靠的推论，我们还是能够对火星世界的某些特征有一个总体或大致的概念。

除此之外，人们还猜测，火星部分区域呈现出的大片明亮的黄色或微红色代表着大陆。我们要注意到，这些区域占据了火星表面积相当大的部分。早期人们推测火星上的深色斑块代表的是海洋，且火星上的海洋延伸范围很小，大部分都沦为了海湾。在这一点上，火星和地球非常不一样，因为地球上的海域占了总面积的4/5。火星上“海洋”的稀缺更印证了火星先于地球进行演化这一猜想。在其他有关火星海洋的见解中，我们主要列举斯塔尼斯拉斯·莫尼耶的观点。他注意到，如果地球上的海平面降低几千米（这可能是未来会出现的状况），那么地球的版图就会和火星高度相似，也就是说，那些发育不良的海域延伸开去的样子基本上就如同“瓶颈”。(www.xing528.com)

受风力侵蚀的利比亚沙漠——布鲁诺·德·拉博里摄

尽管这种假设很吸引人，但它很难被全盘接受，因为迄今为止我们获知的数据都与火星表面水分严重匮乏有关，一些人认为，如此明显的干燥状态不由让人产生其实火星上根本没有水这一想法，至少在光谱学观测研究中未曾发现水的踪迹。不过，也有人怀疑，是否这些暗斑——大部分现代观点已不再把它们看作海域——是海域发生了改变，脱离了之前的状态，只剩下过去海洋盆地中那些最低矮的区域得以保存下来的结果。

如果我们不认同火星上这些黑暗区域代表的是水层，那么我们该如何解释它们呢？还有什么信息能引导我们推测出另一种情况呢？

这是一个我们在前文中业已提出的问题。我们不得不去考虑火星上某些地形在亮度、范围或布局上的明显改变，猜测火星海岸的不稳定性，至少这可以解释火星地形轮廓的改变。而在色度的变化中——暂不考虑由大气云雾造成的暂时性影响——又加入了其他十分显著的变化：颜色的明显变化往往与形状或范围的改变联系在一起。在上世纪末以前就有无数天文观测者隐约观察到了该现象，这极有力地破除了那些早先被公认的概念；现代调查研究带来的极有价值的新信息进一步证实了这一现象的真实性。在对此最完整也最精确的观测中，我们要再次引用M.安东尼亚第的观测成果：某些变化的周期并不规律，而其他变化似乎明显与火星上的四季更迭相对应。叙述安东尼亚第的发现可能会超出篇幅，但我们要强调的是这些为得到合理解释而进行的观测活动所取得的主要成果。

在描绘火星的整体外貌时，我们已经提到了“大陆”区域所呈现出的相当明显的黄色或淡红色，而那些暗斑则泛着绿色。后者的色调大体是因为视线的局限性，即暗斑在周围橘光的衬托作用下呈暗绿色，但更细致的研究揭示了暗斑实际上是由各种元素聚合成的，它们或多或少类似于从远处模糊看到的马赛克，最终呈现出的色调来自各种成分颜色的混合。我们可将之与从极远处或极高的地方看到的地球表面进行类比，其结构的复杂性根据其可视程度会呈现出不同的样貌，这些样貌有助于我们为火星外貌找到合理的解释。事实上，对一个遥远的观测者来说，这种地面马赛克由于其组成成分随季节而变，可能也会跟着发生变化，比如那些植被给斑块带来的主色调会从绿色变到红色，颜色根据占多数的植物种类而定。

此外，在火星上还能发现什么？有人还注意到，这些暗斑时常呈现出大理石般的纹路，并从一种色调向另一种转变，因此有些暗斑看上去依旧是绿色或蓝色的，其他这类色调的暗斑则逐渐转为褐色；还有那些灰色的斑块则会变成胭脂红或紫褐色。这些变化也会影响那些贯穿陆地的不规则条痕，即所谓的“运河”。

地球上沿海围垦地的景色类似火星上被“运河”覆盖的部分。

图为一片沼泽地，水在其中很不明显，这让我们想到了火星上不断变化的暗斑所代表的某些地区。

许多变化似乎都暗含着某种季节性，由此我们假设：火星上存在有机体，它们在光线及气温变动的影响下发生自我转变。借鉴地球上的经验，我们必然会将这些有机物看成某些植物，当然我们不会力图赋予它们确切的样貌，否则就过于离谱了，恰如其分地赋予火星有机物一种植物模式难道不是已经够吸引人的了吗？毕竟这是另一个星球上第一个可被我们直接识别的生命迹象。下面我们来重新思考一下这个重点问题。

不管上面的假设初看之下如何，它并不与火星的干旱相背离；就目前来看，干燥只是火星的表象，代表水的稀缺，但并不等同于绝对的干涸。此外，我们不也在地球上见过一些植物能够在一些地表毫无水分且需等待很长时间才能迎来吝啬降水的沙漠中生存吗？

尽管一切似乎都指向了海洋在火星上彻底缺席这一状况，但这并不意味着某些有限的水域无法存在于火星上。不要忘了在最开始我们谈到过的望远镜所得图像的特点：我们邻星上的那些宽度小于50 000米左右的物体可能就无法被清晰识别出来。因此，迄今为止，我们不可能发现那些小于这一尺寸的河水或湖泊的存在。火星表面没有水与火星可能存在范围有限的水资源二者也并不矛盾，因为水的分布情况也许可以解释我们所观察到的结果。

从高空俯瞰地球表面一部分大理岩的景观，这与我们看到的某些火星地貌类似。Max Cosyns-Van der Eslt在海拔12 000米的高空拍摄的改道之后的莱茵河以及莱茵河过去靠近卡尔斯鲁厄的河床

在这种理解的前提下，我们还要对地球上的现象进行一番对比和联想，比如沼泽地，它们可能会提供某些有用的参照。沼泽地里不稳定的积水维持住了大量具备适应能力的植被，而水往往就被掩盖在植物底下，且比地表水层的范围更广，这种有利条件会因土地的湿度而一直维持下去。此外，我们也看到了沙漠地区中形成的绿洲，绿洲覆盖区域的构成或布局使得地下深处聚集并留住一些水分。

如果我们能够这样来解释火星上斑纹的本质，同时不排除火星各个角落存在足够大范围的水资源的可能，那么这个星球上发生的许多变化的原因就找到了，至少其地形轮廓的改变得到了解释；同样地，我们也能更容易地设想有关火星运河的各种特征，尤其是它们在不同时期的可视程度问题。我们完全可以假设，我们看到的运河是火星在某些地质构造原理下呈现出的自然地貌，凹陷的洼地或是火星特殊的地表就沿着这样的地貌呈直线分布，并构成了沼泽环境。仅这一点就能解释前文提到的现象。有人好奇，为何这些线条总成对出现。这个现象曾一度引起人们强烈的兴趣和广泛的讨论，此处就不一一赘述，但我们有必要试着确定这种地貌可能对应的现实情况。运河总是平行成对出现，或者当一条我们熟知的运河消失时，在它原始位置的两侧又会形成一对平行的带状物，所有这些变化似乎都是突然显现的。根据这些描述以及这种现象的规模，我们现在应该能够确切估算出火星表面的这些运河达到了何种尺寸。然而，在这一方面，没有什么能比直接引用M.安东尼亚第打的比方来得更直观：拿塞纳河打比方，我们看到它突然消失的同时，又有两条类似的塞纳河形成了，一条连接敦刻尔克和斯特拉斯堡，另一条贯通阿夫朗什和里昂……不言而喻的是，我们还无从得知这些我们无法企及的星球所不愿示人的秘密，至少我们应当承认，任何自然力量的作用都无法用来解释火星运河的这种情况；还有一个值得强调的重要事实：某个观测者看到的是一对运河，另一个同时进行观测的人看到的运河却只有一条。人们完全有理由认为其中的原因包括用眼疲劳导致的视错觉、衍射作用或透过地球大气层进行天文观测所固有的麻烦，所有这些都可以用来解释为何人们一度对火星运河的几何形状如此线条分明十分坚信。现在我们意识到，问题也许仍未被解决，因为我们已经注意到，火星运河不一定是一条棱角分明的细线，它往往只是一条模糊的痕迹，只是在某些环境下被我们的错视误判了；或者它只是某片色度特殊的区域的边界。根据火星上分布着各种呈直线聚集的成分这一观点（我们已经推测出了这些组成部分的特点或根源以及它们的变化情况），我们认为，当这些成分所占范围足够宽广时，某一时刻它们被观测到的可能就是更为明显的边缘，由此人们才会以为看到了运河成双成对出现的短暂现象。

图中再现了火星上连续的水层（黑斑）、湿地（灰色区域）和植被群（灰点）；这些不断变幻的元素解释了在模糊视线下不规则且多变的“运河”整体样貌。

在火星这一如此有趣的星球上，还有许多未解之谜，但我们只能基于最新获知的有效数据来研究(2)。现在，我们对火星有了可能比过去更为可靠的认知，因而也更加靠近真相。我们可以足够准确地想象火星在哪方面与地球相像，或在哪方面与地球不同——这与火星是否适于人类居住有很大关系。而在深入该问题之前，我们必须在其中一个影响因素，即陪伴着火星的卫星们上稍做停留。

(1)　所有材料包括沙石、石灰石、黏土、花岗石等，无论它们是否坚固，在地质学中都被统称为岩石。这一表达可用于任何有足够的体积能在坚硬的地壳上占有一席之地的矿物堆。

(2)　现经由卫星探测和研究，可证明火星上环形山遍布，峭壁和大峡谷交错绵延，火星上最大的环形山奥林匹克火山高达26 000千米，而在火星的赤道等地区，弯曲的干涸河床密布，最长的河床长达1000千米。（数据来自《基础天文学》。）