2020年7月23日，承載著中華民族對真理追求的堅韌與執(zhí)著，我國首個獨立火星探測任務(wù)“天問一號”搭乘長征五號遙四火箭，從文昌航天發(fā)射場成功升空，下一站火星！

如果人類在未來能夠移民火星，那應(yīng)該定居在哪里呢？跟著小研來看看吧！

“如果火星存在生命，或過去曾有生命，那么或許它們在地下才能得到最好的庇護，遠離惡劣的地面環(huán)境?！?/p>

—— Phillips Lander

北美東部時間 5 月 30 日，在肯尼迪航天中心 39A 發(fā)射平臺，SpaceX 獵鷹 9 號（Falcon 9）帶著 Crew Dragon 飛船準時發(fā)射升空。

SpaceX龍飛船5月30日發(fā)射升空

這也標志著SpaceX的 CEO（兼 CTO）埃隆·馬斯克完成了自己當初立下的“移民火星”目標的第一步。

那么，“移民火星”是否只是馬斯克不切實際的夢想？還是確有可能？我們不妨先來看一看有關(guān)火星熔巖洞穴的研究進展。

火星上的熔巖洞穴

火山上緩緩流下的巖漿的作用可能沒有我們看到的那么簡單。在火山下熱氣蒸騰的新生表面下，熔化的巖石可以侵蝕進入地下，啃噬出綿延數(shù)十公里的地下熔巖洞穴。

對于地球上的人們而言，這樣的洞穴對于探險者來說是一個令人興奮的挑戰(zhàn)；但在月球和火星上，同樣的現(xiàn)象卻激起了行星地質(zhì)學(xué)家和天體生物學(xué)家的興趣。

假如火星上真的存在過生命，那么隨著火星表面環(huán)境的惡化，它們當初一定搬進了熔巖洞穴這個生命「庇護所」。NASA的行星科學(xué)家Pascal Lee認為，在火星等可能孕育生命的地方，熔巖洞穴的存在與否或許決定了生命的存亡。

冰島Surtshellir-Stefanshellir熔巖洞穴系統(tǒng)。

「庇護所」是否可靠？

數(shù)十年來，研究者一直猜測火星等星體的熔巖洞穴可以為前來探險的人類殖民者提供一個「庇護所」。

近年來的火星任務(wù)傳回的數(shù)據(jù)表明，數(shù)十億年前的火星環(huán)境比今天更加宜居——更溫暖、更濕潤，大氣層也更厚。倘若當初這顆紅色的星球上進化出過與地球類似的生命那它們一定不能在今天的火星表面上生存?；鹦潜砻娴膹娏逸椛洹㈦S時可能出現(xiàn)的危險隕石和劇烈波動晝夜溫度都表明火星表面必然是不毛之地。

好奇號火星車拍攝的自拍，拍攝時間2019年10月11日。

那么火星上的熔巖洞穴會是生命的「庇護所」嗎？答案或許是肯定的。

首先，火星表面暴露在大量的紫外線輻射下。缺少強磁場的作用意味著來自太陽的宇宙射線和高能粒子可以自由向下運動到達火星表面，從而增加了輻射的危害。強烈的沙塵暴中的靜電會促進高氯酸鹽的產(chǎn)生，這種化學(xué)物質(zhì)對任何類地生物而言都是劇毒。而熔巖洞穴的存在可以讓生命免受輻射和劇毒物質(zhì)的威脅。

藝術(shù)家想象圖：太陽風暴襲擊火星大氣，并將離子吹離火星上層大氣。

其次，熔巖洞穴可以為生命提供一個相對穩(wěn)定的環(huán)境。盡管這種環(huán)境以今天的標準看來并不那么的宜居，它卻可能是這顆將死的行星上留給生命的最后堡壘。在當初來自太空的影響（如隕石、日冕物質(zhì)拋射等）更為常見的時候，熔巖洞穴可能幫生命抵擋了大部分毀滅性的影響。

夏威夷Kazumura熔巖洞穴中的主回廊，圖中展示的是洞穴中脆弱的樹根系統(tǒng)。

最后，不僅是火星，月球上等各個行星上的溫度變化對于人們來說都是一種考驗——月球赤道附近的溫度在白天可以達到120℃，而在兩周內(nèi)可驟降至-130℃。而在熔巖洞穴中，這種影響就是微乎其微的，地下隧道內(nèi)的環(huán)境溫度將不受外界溫度波動的影響。

因此，Phillips Lander 在 Caves 會議上提出建議，NASA 的未來目標之一應(yīng)該是確定熔巖洞穴中是否有任何生命跡象。這種跡象可以包括有機化學(xué)物質(zhì)或者是微生物群落留下的殘留物。

“在月球和火星上探索熔巖洞穴，不僅能了解這些星體的地質(zhì)信息和沖擊歷史，而且還能獲取地球和太陽的相關(guān)歷史信息?！盞erber 說道，“這樣的發(fā)現(xiàn)就像是一個來自早期太陽系的‘時間膠囊’。”

延伸閱讀 · 熔巖洞穴的形成

地表上的任何熔融巖石流幾乎都可以形成熔巖洞穴。

低粘度的火山巖漿的穩(wěn)定流動最有可能形成熔巖洞穴——其形成方式類似于寒冰時期河流的結(jié)冰方式——隨著流動巖漿的表面熱量的消散，逐漸冷卻凝固，但在巖漿邊緣處物質(zhì)流動速度相對更快。最終，下方的巖漿被隔開。如此一來，下方的巖漿慢慢侵蝕下層巖石，形成一個陡峭的洞穴。

火山巖漿

德克薩斯大學(xué)地質(zhì)學(xué)家 Alan Whittington 在二月舉辦的第三屆國際行星洞穴大會（International Planetary Caves Conference）上發(fā)表講話說，如果熔流湍急，熔巖每天可能會向下侵蝕多達一米。

地球上已知的最長熔巖管道，夏威夷島上的 Kazumura 洞穴，已經(jīng)長達 65 公里。不過，月球和火星上所形成的熔巖管道比這還要大很多。

Kazumura 洞穴，世界上最長的熔巖洞穴，位于夏威夷基拉韋厄火山的東面

最近，月球軌道探測器捕捉到的圖像顯示，月球表面上存在著許多不規(guī)則的“天窗”——這些開口很可能是熔巖管道頂部塌陷而成的。

位于月球靜海（Mare Tranquillitatis）的熔巖洞穴。圖片中的陰影表明這個熔巖洞穴可能深達100米。

參考資料：

1. https://www.pnas.org/content/117/30/17461?etoc=

2. A. G. Whittington, A. Sehlke, A. A. Morrison, Tubular hells: New measurements of lunar magma rheology and thermal properties applied to thermal erosion and lava tube formation. Presentation #1077 at the Third International Planetary Caves Conference. https://www.hou.usra.edu/meetings/3rdcaves2020/pdf/1077.pdf. Accessed 24 June 2020.Google Scholar

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圖源：

1. https://techcrunch.com/wp-content/uploads/2020/05/spacex-crew-dragon-demo-2-launch.gif

2. https://www.pnas.org/content/117/30/17461?etoc=

3. https://www.nasa.gov/mission_pages/msl/images/index.html

4. NASA/GSFC

5. https://en.wikipedia.org/wiki/Kazumura_Cave#/media/File:Kazumura_roots.jpg

6. https://media.giphy.com/media/XjDK0sbp3Y9kk/giphy.gif

7. https://en.wikipedia.org/wiki/Kazumura_Cave

8. https://www.pnas.org/content/117/30/17461?etoc=

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來源 | 石頭科普工作室 人民日報

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