《天问一号首张火星全貌图像深度分析：38亿年前这里曾经是海洋》
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打个提前量，火星曾经有海洋是个公认的事实，NASA在年做出了火星有海洋的结论，并且给出了海洋覆盖的大致范围。负责这项研究的科学家来自戈达德航天中心的科学家GeronimoVillanueva，文章确定火星有海洋，时间在38至43亿年前，火星上的水覆盖大约英尺（米）深度，形成了一个占据火星北半球近一半的海洋，在某些地区深度超过一英里（1.6公里）。
出品：川陀太空
据国家航天局在2月5日20时左右发布的最新消息显示，我国首次火星探测任务天问一号已经距离火星万公里，在轨飞行天，距离地球1.84亿公里，飞行里程4.65亿公里！同时，航天局还公布了第一张由天问一号拍摄的火星照片，拍摄此图时天问一号距离火星万公里。目前天问一号已经完成第四次轨道中途修正，预计在2月10日采取制动措施，进入环火星轨道。根据仿真数据，制动过程需要N发动机主发动机工作20多分钟，消耗燃料1.2吨左右，将速度降低到每秒2.5公里，目前距离制动时刻还有最后一段路程。
图注：天问一号上搭载的光学仪器
图注：天问一号拍摄的5个标记点，解读在下文
天问一号相机达到世界先进水平
从万公里外拍摄火星，这是中国航天的第一次，由于距离太远，图像自然会比较模糊，但已经算不错了。天问一号搭载2种相机，分别为公里高度轨道上分辨率为米级的中分辨率相机（MRC），和公里高度轨道上分辨率为2米的高分辨率相机（HRC）。那么这个相机到底是什么水平呢？我们给出的答案是：高分辨率相机达到了世界领先水平！这个高分辨率相机与欧洲空间局的火星快车探测器搭载的HRSC高分辨率立体相机相当，可在至公里高度的轨道上获得2米分辨率的图像。
图注：这是NASAMRO探测器在数万公里高度拍摄到的火星全貌，我们可以清楚看到火星北极极冠，还有中部有许多坑坑洼洼的欧克西亚沼区（OxiaPalus），位于阿瑞斯谷（AresVallis）的东向
图注：这张图差点意思，这是印度曼加里安号所拍摄的火星全貌，大约距离火星7.45万公里，和上图一对比就可以看出相机的先进程度
目前在火星轨道上成像分辨率最高的仍然是美国宇航局MRO探测器搭载的HiRISE（高分辨率成像科学设备），公里高度轨道上成像分辨率为0.3米，相当于地球轨道上最先进的商业对地观测卫星，比如世界观测-4卫星，可实现0.3米的分辨率，或者是“中等意思”的军用侦察卫星，比如日本的光学7号，最高分辨率优于0.3米。
能观测到火星表面0.3米级的物体，天问一号轨道器的成像精度已经达到欧美的水平，领先印度曼加里安探测器。曼加里安探测器曾经在7.45万公里的轨道上对火星全貌进行成像，还是一片模糊，同样的高度上，MRO探测器可以看清火星北极的冰盖轮廓。随着天问一号距离火星越来越近，分辨率为2米的高分辨率相机（HRC）将发挥更大的作用，让我们看清火星表面的地貌分布与特征。
图注：这是火星38至41亿年前的模样，可以看出北半球被海洋覆盖，北半球的地势较低，有诸如阿拉伯台地（海）和示巴台地（海）等
图注：NASA在年发的一篇文章，负责这项研究的科学家来自戈达德航天中心的科学家GeronimoVillanueva，文章确定火星有海洋，时间在38至43亿年前，火星上的水覆盖大约英尺（米）深度，形成了一个占据火星北半球近一半的海洋，在某些地区深度超过一英里（1.6公里）。
标记点1曾经是海底
首张火星图像其实隐藏着许多信息，根据航天局的标记，标记点1的位置是阿茜达利亚平原以南，这里的颜色偏深，1位置左侧有一些白色的条纹，推测可能是火星上的一些云系。颜色偏深的原因除了距离太远之外，还有一个考量，就是火星的天空本来就有点偏紫色一些，这是因为火星上的水冰形成云之后聚集在天空中，且水冰颗粒的直径非常小，比火星上的沙尘粒径还要小，反射了蓝色的色光，这样我们就看到了偏紫色的火星大气。
一般情况下，火星的大气还是以橘色为主，因为火星大气中有红色的沙粒，具体颜色要根据大气中沙粒的粒径、密度而定，导致了火星大气的颜色可从蓝色变成紫色，再变成红色，或者处于三者之间。阿茜达利亚平原地势很低，这里在38至41亿年前还是海底。
图注：这是机遇号拍摄的火星日出，可以看出火星的天空颜色复杂，有紫色系，还有偏红的色彩，还有黄色的部分
标记点2有河流特征
标记点2是克律塞平原，该平原有着大量火星河流冲刷的痕迹，这里被认为是一处火星上较大的海湾。平原直径为公里，低于火星大地基准面2.5公里，形成原因应该是一个小行星撞击形成的。在标记点2的右下方，有一片密密麻麻的圆斑点区域，这是欧克西亚沼区（OxiaPalus），位于阿瑞斯谷（AresVallis）的东向。
阿瑞斯谷也叫战神谷，这里有大量水流侵蚀的痕迹，火星上的水就是从这里流向克里斯平原，这个线索是NASA火星探路者在年登陆火星阿瑞斯谷边缘时发现的。欧克西亚沼区有着大量混沌地形，还有河道特征明显的区域。欧克西亚沼区的地势高低不均，在38至41亿年前，这里是个海湾地形，边缘崎岖不堪。
图注：这是火星开拓者号于年拍摄的克里斯平原与阿瑞斯谷交界地带，欧克西亚沼区的表面差不多就是这样
标记点3曾经是海湾
标记点3是斯基亚帕雷利坑，左侧是子午线高原，这是靠近火星赤道的撞击坑，直径为公里，机遇号火星车就在子午线高原。如果这里装满水，就变成了一个圆形的海湾，非常有趣。反正在地球上没有这样的迹象，地球上早期形成的撞击坑已经通过地质运动融入到地壳中。火星上可没有所谓的版块运动，所以撞击坑会留下，轮廓是圆形的海湾说不定房价会更高。
图注：火星全球勘探者号拍摄到的斯基亚帕雷利坑，如果这里装满水，就变成了一个圆形的海湾
标记点5曾经可能是海底（火星在38亿年有海洋已经在年得到NASA确认）
标记点5是水手峡谷，这个地貌已经路人皆知了，水手峡谷是太阳系内最大的峡谷，将近0公里长，最深的地方有7公里。水手峡谷的北侧和西北方向是火星上的高原和群山，这里不仅有火星上最高的山奥林匹斯山，还有塔尔西斯高原，这里分布着火星上三座大盾状火山，也是太阳系中最大的火山群所在地之一，塔尔西斯这个名字来自圣经中的极西之地。因此，标记点5的上方看似平淡无奇，但下面却隐藏凶险，在火星拥有海洋的时期，这里也不会有水，就像我们的青藏高原那样，海拔较高。
图注：中间的大裂缝就是水手峡谷
标记点4附近有悬崖峭壁
这张图右侧最亮的区域是火星上一片覆盖面积较大的地貌，位于标记点4的正上，称为阿拉伯台地（海），跨度可达到0公里，东南区比西北向的落差可达到4公里，这个特征可进一步说明火星北半球的地势偏低，这里在38至41亿年前是一片海洋，几乎全被海洋覆盖。阿拉伯台地（海）的命名取自阿拉伯半岛，意大利天文学家斯基亚帕雷利在多年前通过望远镜绘制出火星上的地貌，该区域反照率特征起伏不大，后来被命名为阿拉伯台地（海）。在阿拉伯台地（海）的南向，则是示巴台地（海）。
所以，这张火星全貌图的最右侧明亮区域，包括了两个台地（海），分别为阿拉伯台地（海）和示巴台地（海）。在这两个台地（海）中间，还有一座利比亚山脉，山脉的北侧是伊西底斯平原，这是一个撞击坑，南缘靠着利比亚山脉，所以火星在拥有海洋的时候，伊西底斯平原是个海湾，利比亚山脉则是悬崖峭壁。
图注：这是火星阿拉伯台地（海）的地貌，与纪念碑谷的地貌比较相似，下图就是纪念碑谷
图注：纪念碑谷，形成这种地貌的条件是水的沉积过程
火星北极有水冰和干冰层
这张图正上方则是火星的北极，主要物质为水冰，表面覆盖着干冰层，厚度可达到1米以上。南极的干冰层更厚，可达到8米之巨。北极极冠有大约万立方公里的冰，大约是地球上格陵兰冰原体积的一半。火星与地球较为相似，有科学家设想将火星上的冰层融化，以形成覆盖全球的海洋。这个设想是有一定理论基础，但比较冒险，还需要考虑到后期是否能维持住这些水，毕竟火星大气稀薄，融化的水会蒸发掉。
图注：火星上的海洋分布情况，这是38至41亿年前火星的模样
让火星充满水是个超级工程，至少我们现在掌握的技术还不足以实施这个工程，以及还没有足够的数据进行论证。如果火星南北极冰层全部融化，可形成覆盖火星表面数十米深度的海洋。天问一号此行的目的是对火星有一个整体的探索和认识，建立我们国家自己的火星数据库，为今后探索火星、移民火星奠定基础。本文由川陀太空独家首发，未经授权禁止转载。