當岩漿從地球內部流出到地表時,它以熔岩的形式流動。這些熔岩流令人着迷,它們流經之處留下了一些獨特的地貌和岩石。除了造成了獨特的地貌和熔岩外,高温熔岩地流動的許多迷人之處可以隱藏在地下,比如熔岩管。
這些熔岩管正成為探索其他星球的理想目標,就像它們在地球上一樣。
熔岩管是在流動的熔岩表面冷卻變硬時形成的,但下面的熔岩一直在流動。這有點像一條冰凍的河流,在頂部形成一層冰層,而下面的水卻一直在流動。流動的熔岩會保持高温並流出,留下一個洞穴。這發生在地球上,對洞穴探險者來説既是一種樂趣,也是一種挑戰。
但它也發生在月球上,火星上,也許還有其他任何有火山活動的星球。熔岩管內的環境非常獨特。它們可能為生命提供庇護所,或過去微生物生命的證據留存在熔岩管內內,它們可能包含易於觀察到的地質活動記錄。
這是一篇題為《核心概念:熔岩管可能是古代外星生命和未來人類探險者的庇護所》的文章的主旨。這篇文章的作者是希德·帕金斯,一位專攻地球科學的科學記者。這篇文章發表在美國國家科學院院刊上。
熔岩管可能非常大,長達數公里。我們所知地球上最長和最深的洞穴是夏威夷的Kazamura洞穴,它有65.5公里(40.7英里)長。
有大量證據表明,月球和火星上已經形成了熔岩管。
2009年,美國宇航局的月球勘測軌道飛行器拍攝到了月球的馬呂斯山地區一個熔岩管的天窗。幾年後,印度“月船一號”月球探測器發現了更多的熔岩管。很快,人們開始對探索這些獨特的地貌感到好奇。對它們是否適合居住也有一些猜測。
火星上熔岩管的第一個證據來自美國宇航局的維京軌道器。在火星塔瑟斯地區的阿爾巴蒙斯火山上,維京號的相機拍攝到了一個長管形的圖像,該管形體突出到火山側面的上方。 不可否認,這是熔岩管。
在過去,火星環境曾經是潮濕和温暖的,可能有生命存在。隨着時間的推移,它的大氣層和水被剝離,變得寒冷。但如果那裏有生命存在,它可能有時間“遷移”到僅存的生存空間。在火星上,這個生存空間意味着是熔岩管。
正因為如此,它們才成為理想的勘探目標。
“如果火星曾經擁有生命,它可能會隨着行星的進化和地表條件的日益惡劣而進入這樣的避難所,”珀金斯在他的文章中寫道事實上,一些研究人員認為,在這顆紅色星球的地下避難所裏,微生物可能還存在。
“在火星和其他行星,熔岩管有可能存在生命,”加州山景城NASA Ames研究中心的行星研究員帕斯卡爾·李(Pascal Lee)説。
但探索這些熔岩管的任務非常困難。這必須由機器人完成,至少一開始是這樣,因為沒有哪位宇航員在對熔岩管的穩定性和安全性不瞭解情況下貿然爬進去。即使在地球上,洞穴也是危險的。探索它們需要一套專門的技能。
但是什麼樣的機器人能做到呢?
進入這些熔岩管的最好方法是通過所謂的“天窗”。“天窗”是熔岩管頂部的一個開口。這樣就可以在沒有任何問題和複雜的鑽探操作的情況下進入熔岩管。
勞拉·克伯是位於加利福尼亞州帕薩迪納的美國宇航局噴氣推進實驗室的地質學家。科伯和她的同事們提議用一個漫遊機器人來探測月球上的熔岩管,同樣的事情也可以在火星上進行。這樣的探險機器人被稱為“月之潛行者”。
“月之潛行者”是一個偉大的概念。它包括一個月球漫遊車和一個着陸器。一個精確的着陸系統將使飛船飛到接近目標的表面。漫遊車被拴在着陸器上,當漫遊車向熔岩天窗方向滾動時,它會伸出繫繩。一旦到達天窗,漫遊車就會慢慢地將自己降到洞裏,並落到熔岩管的地面上。
但無論是“月之潛行者”,“火星之潛行者”,或是類似的概念,關鍵是它一旦進入熔岩管裏面,會看到什麼。
熔岩管的壁上可能保存着地外世界歷史的各種證據,這是任何其他方式都無法獲得的。
阿波羅號宇航員造訪月球時,他們從未鑽過超過2.9米的深的洞,但月球上的熔岩管可能有10米深,火星熔岩管可能會更深也會類似。
不同的地質層將暴露在易於研究的地方。熔岩管壁可以顯示熔岩流動的時期,強烈的流星撞擊的證據,等等。研究這些牆也可以解釋這些星球的歷史。
地球是一個非常活躍的星球,許多古老的證據都被所有的地質活動和侵蝕所抹去。如果月球上的熔岩管壁顯示出流星撞擊持續時間的證據,比如一層清晰可見的粉碎岩石層,那麼這一層的年代就可以確定了。有了這些證據,我們就可以得出結論,同樣的事情同時發生在地球上。
如果我們真的向火星發射一個探測熔岩管的機器人任務,就不會缺少目標。美國地質調查局的天體地質中心收集了火星上1000多個候選洞穴入口的位置,其中許多是熔岩管天窗。它被稱為火星全球洞穴候選目錄。
如果要想了解火星是否有古代可居住性的線索,最有希望尋找它的地方可能就是這些熔岩管。在行星的地下深處,古老簡單的火星生命可能是它的最後一站。在那裏,它可以免受宇宙射線和來自太陽的破壞性粒子的保護。而在火星地表,由於火星大氣稀薄,且沒有地磁場,這些高能粒子會毀滅地表上所有生命。
當古代火星温暖潮濕時,年輕的太陽系是一個更加混亂的地方。較大的流星撞擊更為常見,而熔岩洞穴也可能是躲避這些撞擊的避難所。受保護的洞穴牆壁可能是尋找火星上過去生命證據的最佳場所。
正如珀金斯在他的文章中所寫,這些跡象可能包括有機化學物質,它們在特定波長的光下會發出熒光。或者它們可能是微生物羣落形成的可見生物膜殘留物。或者,如果沒有這些明顯的生命跡象,其他的過去生命的跡象——例如微生物細絲化石,甚至化石細胞——可能會出現在洞穴壁上形成並保存下來的礦物中。
每一次後續的火星機器人任務,我們的任務設計都更加精細。隨着我們對火星的瞭解不斷加深,我們在選擇特定區域和設計探索特定問題的任務方面也越來越在行。美國宇航局的下一個火星探測器“毅力”號正前往傑澤羅火山口尋找火星古生命的跡象,該地點是經過嚴格的甄選程序選定的。
發射一個探測熔岩管的任務只是時間問題嗎?是的,隨着太空探測技術的發展,以及人類對未知的瞭解慾望,不會過多久,就會發射探測外星世界熔岩管的專項探測任務。