所以,火星与地球差不多古老,我们可以十分肯定这一点。这也是我们能够确定的少数几个火星的地质特性之一。
我们对火星年龄估测的精确性跟对地球差不了多少。然而,“智慧生物假说”的合理性或不合理性,取决于我们目前对火星地质事件所发生的年代的了解。
所以,我们必须靠间接的方法测定火星表面的年代——统计不同地质“单元”的陨石坑相对数量,然后用陨石坑数量曲线与月球表面的陨石坑数量曲线相比较,看是否呈正相关,因为月球是我们目前可以直接取样的唯一地外天体(感谢“阿波罗号”的宇航员)。
不同的研究者根据相同“海盗号”图片估算出的火星不同部分的相对年龄,存在最多5亿年的差异,这几乎相当于地球上多细胞动物进化史的长度。另外,绘制陨石坑数量曲线时还要考虑一个关键问题,它在月球上是完全没有的:侵蚀。
在分辨率较低的“水手四号”1965年拍摄的照片上,就可以看到侵蚀的痕迹,大小超过一定程度的火星陨石坑外观与太阳系其他行星上的陨石坑相比非常不同,它们相对较平,甚至连深度20、40、100英尺的也是这样,似乎被什么东西“填平”了一样。而且边缘也很圆,与月球上同等大小的坑坑洼洼的陨石坑截然不同。
这种无处不在的侵蚀痕迹原因很明显——过去的火星大气层比较厚。如果火星上真的存在过这样的大气层,那么可以通过测定火星表面的年龄从地质角度推断它能够带来何种程度的侵蚀。
所以,在这个沉积岩层的形成与化石排列自成体系的环境中,火星岩石的形成及其年代测定与地球的情况有根本的不同。
目前的年代测定方法完全依靠陨石坑的数量及其在行星表面的分布情况,但由于缺少火星岩石样品,所以无法验证“陨石坑数量曲线”是否为测年提供了准确的数据支持。
尽管存在上述不确定性,我们还是可以就火星的主要地质事件的时间尺度作出以下几个推断:
1) 太阳系中的其他固态行星表面都分布着大量的大型陨石坑,它们的直径都大于20英里。火星的南半球上就覆盖着这样的陨石坑。
2) 人们认为,行星上出现“并排”陨石坑的原因是,太阳系形成初期,曾有一段时间,陨石的袭击特别剧烈,所以火星那布满陨坑的地表很有可能就是那个时候形成的。
3) 月球、水星以及外部行星的卫星上的古老陨石坑之所以保留下来,是因为它们的表面几乎没有空气;火星的陨石坑之所以出现侵蚀,是因为过去其表面存在过较厚的大气层。
4) 火星的另一个半球——北半球的地貌与月球和水星相似,陨石坑数目较少。这种两面性现象说明,袭击火星的陨石数量曾经出现过戏剧化的减少,这符合太阳系中的大面积陨石雨在40亿年前停止的事实。
许多太阳系内层空间的行星都存在两面性现象——一个半球陨石坑密布,另一个半球陨石坑相对稀少。天体物理学家认为,其原因是在外部陨石袭击的同时,这些行星的内部地质环境也在起作用,例如受到火山喷发与表面的熔岩流的影响。陨石雨停止后,内部活动还在继续,在这些行星的至少一个半球上,地质作用逐渐将陨石袭击形成的撞击坑抹去了。
因此,在接下来几十亿年的太阳系历史中,这些行星表面唯一出现的变化就是偶然的侵蚀。除地球之外,能够抹掉陨石坑的内部地质作用也停止了,于是许多在太阳系“肇始”阶段形成的陨石坑在缺少空气的天体表面完美保存了下来。
然而,情况复杂的火星是一个例外……
因为,火星上除了存在陨石坑较密集与较稀少的两种地貌之外,还有许多难以解释,至少是非常独特的现象。而且,测定这些现象形成的年代非常之难,因为目前唯一可行的办法是“陨石坑数量曲线”法,将火星现存的陨石坑数量与月球的陨石坑较稀少地区相比较。
因此,计算火星与月球上的新陨石坑数量比值变得十分关键,我们必须界定“数亿年前”与“数十亿年前”的陨石坑的区别……
那么,这一切又与“火星脸”、火星之城、金字塔……以及火星生命有什么关系?
有的火星地貌直接与生命的起源与进化的条件有关——如液态水。在一些研究者看来,有两种类型的地貌——“外流”沟渠与“网状”沟渠最能说明液态水曾经一度存在于火星的历史上,并在其表面流淌。
问题在于,液态水是什么时候出现在火星上的,出现了多长时间。
顾名思义,“网状”沟渠就是树枝状的水蚀渠道、峡谷以及乘飞机在美国西南部上空看到的地面上那种已经干涸的沟壑。火星赤道地区到处都有这种地貌,但是在“古代陨坑高地”地区似乎更加集中。一些研究者坚持认为,这种现象并非偶然。
沟渠产生的原因非常具有争议性,“降雨说”的拥护者相信,它们是流水腐蚀而成的,是早期的火星暴雨所造成……若是这样,火星的大气层必须足够厚、温度必须足够高,才具备降雨的条件。
当然,这也说明过去的火星环境可能更接近地球。
也有人认为沟渠网络的形成另有其他原因:是所谓的“基蚀”作用让地表形成了短而密集的沟壑。这样的网状沟渠无需较厚的大气层或者温暖的气候就能形成,它们需要的条件只是地层中含有水分即可,到了夏季寒冰融化,侵蚀地表“土壤”,形成短而宽的峡谷。
实际上人们已经在分布着古代陨石坑的地区发现过这样的沟渠,别的地方却没有,因此可以得出一个简单推论:它们与最早的陨石坑是同时形成的。
如果网状渠道确实是在早期的温暖、潮湿环境中形成的,那么根据它们与火星最古老地貌的关系应该可以确定该环境的出现时间与时长。在年代较晚的陨石坑出现的地区找不到这些沟渠,说明火星的温湿环境并没有持续很久,根据并不太准确的陨石雨后期的撞击坑数量统计情况也可以判断出来。
所以,亲爱的读者,看了这些详细介绍,你们应该明白为什么推测和假设能轻易地影响到对客观数据作出的评判。
要合理解释为什么火星沟渠几乎都出现在古代陨石坑所在的高地地区,必须证明它们非常的古老:
沟渠主要出现在陨石坑所在地的原因是,这些地区是火星表面最容易受侵蚀影响的区域——在火星历史的前5亿年,它们已经多次遭到陨石雨的轰击。
因此,沟渠较少的地区抵抗侵蚀的能力就比较强。所以火星上的降雨和侵蚀会首先影响到某些特定地区,不是因为侵蚀与陨石雨是同时发生的,而是因为这些地方原本就比较脆弱。
如果第二条推测是正确的,那么火星上出现降雨的时间就会大大推后,换言之,火星的暖湿环境可能持续了几亿年之久,极大提高了火星上出现生命的可能性。
现在需要解决的遗留问题就是,这些水什么时候存在于火星。
与网状沟渠不同,外流沟渠的显著特点是,它们要比古代陨坑高地以及陨坑相对较少的平原形成的时间晚,因为可以看出当年的洪水从这些地区流过,破坏了之前的地貌。在一些图片里,古代陨坑的边缘似乎被汹涌的水流破坏过,遍地都是大规模冲刷与水蚀的痕迹。
至于沟渠的年龄就要根据它们切断的地表年龄来判断。测定地表年龄,同样要统计陨石坑的数量、大小以及密度。不过,可以暂时直接估测其年龄——通过统计沟渠流经地区的陨坑数量,与网状沟渠不同,外流沟渠的数量可以满足统计的要求。
上述步骤完成之后,出现了一个明显的难题:外流沟渠的年龄跨度相当之大——有非常古老的,也有相对年轻的,从35亿年前到5亿年前不等。
与荒凉贫瘠的火星现状对比强烈的是昔日沟渠的痕迹,洪水经过数亿年之后,火星进入“死亡”状态。
中心问题又摆在我们面前:火星上究竟有没有生命?