科学家利用地球探索火星历史

一些人认为，我们可以将火星“地形化”，使其更像地球，从而消除未来人类殖民者对保护栖息地的需求。

地球上没有一个地方像现在这样完美地模仿火星，或者在过去的任何特定时刻都是如此。但科学家们认为，地球上可能有几十年前的火星。

这些替代品可以帮助科学家制定红行星历史的时间线。

通过深入了解火星是如何随着时间的推移而变化的，这些地球学可以帮助我们更好地了解过去和现在火星任务的结果。它们还可以帮助研究人员计划未来的探险活动，寻找火星上的生命迹象。此外，研究地球上的这些极端情况可以揭示生命的极限。

SETI研究所和美国国家航空航天局艾姆斯研究中心的天体生物学家阿尔贝托·费伦和他的同事们确定了火星穿越的三个阶段。

在第一个寒冷潮湿的年代，有足够的液态水和能量使火星有可能宜居。在第二个“雪球火星”时代，条件变得极具挑战性，原本可以使生命成为可能的液态水变得稀缺。

在当前的极度干旱时代，除了一些孤立的生态位之外，地表的条件基本上已经变得不适合居住。

费伦解释道：“我们试图将火星地质史上的每一个类似物都分配到一个特定的时间，这样我们就可以研究火星在地球环境中的演变。”“这将是问自己正确问题的唯一途径。”他们的研究在11月号的《天体生物学》杂志上有详细介绍。

火星寒冷潮湿的第一个年龄

这颗红色星球的前7亿至9亿年被研究人员称为火星的第一个年龄。当时，尽管总体温度很低，但表面似乎有液态水。这颗行星还拥有更厚的大气层和半球磁场，可以防止敌对辐射，有助于为我们所知的火星历史上最适宜的生命提供条件。

今天在火星上看到的大多数与水有关的特征和矿床都源于第一个时代。地表最大的部分由火山岩和相关土壤组成，地表水与火山岩和土壤反应生成各种矿物。其中包括层状硅酸盐，这是火山玄武岩风化的典型产物，以及蒸发岩，这是地下水上升和蒸发后形成的沉积物。

地球上的四个地点模仿了火星上这个时代的岩石。他们不仅可以深入了解当时主导这颗红色星球表面的化学物质，还可以深入了解生命的潜力和生命痕迹的保存。

研究人员表示，北极圆顶地区位于西澳大利亚有35亿年历史的皮尔巴拉地区，面积约230平方英里（600平方公里），是火星层状硅酸盐形成的绝佳模拟物。它还包含了地球上最早的陨石形式的生物圈的证据，以及可能有超过30亿年历史的微化石，因此可以揭示火星化石是如何随着时间的推移而被保存或退化的。

说到蒸发岩，地球上的酸性环境可能是富含酸性硫酸盐地区的令人信服的类似物，如火星上的子午线平原，包括季节性干旱的西澳大利亚酸性湖泊、西班牙的力拓盆地和加拿大北极的冷酸性排水系统。

地球上的生态环境要么富含微生物，要么具有微生物活动的证据，因此可以揭示子午线平原，它被认为是寻找生命可能留在火星上的任何有机物质的主要目标。

火星雪球火星的第二个时代

大约30亿至36亿年前，当火星变得越来越干燥和寒冷时，它的水结冰，使其表面几乎或完全结冰。这颗行星磁场的消失和表面越来越冷、越来越干燥，可能使其总体上不太适合居住。

尽管如此，还是有大规模的火山活动，导致低地大部分地区的间歇性淹没，这可能为生命的保护和进化提供了有利的条件。当时地表的主要条件可能与地球极地地区的条件相似，包括巨大的冰盖和冰川。

在火星上寻找经验教训的天体生物学家特别感兴趣的是，地球上的微生物和生命迹象是如何在冰中长时间保存的，以及微生物是如何应对北极恶劣条件并影响其环境的。众所周知，地球上的冰和永久冻土含有大量存活微生物，其树龄可达800万年，永久冻土细菌的可测量活动至少可降至-4华氏度（-20摄氏度），其存活时间甚至可延长至至少-40华氏度（-40摄氏度）。

地球上“雪球火星”的三个类似物包括加拿大北极高地极北地区的阿克塞尔·海伯格岛、南极洲的比肯山谷和北格陵兰岛伊米安冰川钻探项目现场。

阿克塞尔·海伯格岛的永久冻土类似于火星的永久冻土；格陵兰岛与火星北极的层状沉积物非常相似，在物质堆积方面表现出相似的模式，比肯谷1000万年前的冰可能是地球上已知的最古老的冰，因此可以揭示火星上长期保存的任何东西。

火星超干旱火星的第三个时代

在过去的30亿年里，火星的最后一个年龄一直持续着，它是一颗极其干燥和寒冷的红色星球，其表面被太阳紫外线辐射所沐浴。寒冷，再加上异常稀薄的大气层，意味着液态水无法在地表存活很长时间，这可能是那里生命最严重的制约因素。

尽管今天地球上没有任何地方能像今天火星上那样干旱寒冷，但有两个地区的液态水极易流失。在智利的阿塔卡马沙漠，高温使水蒸发，而在南极洲的大学谷，水结冰。

阿塔卡马沙漠的土壤非常古老，长达200万年，而且非常干燥，富含类似于火星上的可溶性盐。土壤中的细菌和有机物质含量也很低，这为研究火星微生物可能面临的严酷环境提供了一种方法。

阿塔卡马沙漠中的土壤模仿火星土壤的另一种方式是，它们的高氯酸盐水平几乎与火星上的Phoenixlander所看到的一样高。这些可能是由大气中阳光引起的化学反应产生的。

有争议的过去

几十年来，人们一直在争论火星过去的温暖、寒冷、潮湿或干燥程度，并不是每个人都同意费伦和他的同事提出的时间表。

例如，在最早的火星时代，费伦和他的同事们认为火星是寒冷和潮湿的，宾夕法尼亚州立大学的行星科学家詹姆斯·卡斯廷没有参与这项研究，他说：“我认为如果没有比他们提议的更温暖的气候，你就无法创造出他们所看到的那种特征。”“我不相信寒冷潮湿的火星。我认为在遥远的过去，火星是温暖潮湿的，我认为火星的气候模型证明了这一点。这并不意味着它像地球日一样温暖，但这意味着每年的温度都高于水的冰点。”

费伦纳德指出，“很难知道这颗行星是温暖的还是寒冷的。无论二氧化碳的浓度是多少，大气模型都无法将火星表面的温度提高到零摄氏度（水的冰点）以上，所以额外的气体一定是早期火星的动力来源。”

Whichgas做到了这一点，以及它们的浓度是多少，仍有待确定，因此早期火星的“温暖”模型缺乏确凿证据。或者，对于寒冷潮湿的火星来说，含盐溶液可以将火星上的液体温度保持在纯水的冰点以下。"

亚利桑那大学的行星科学家维克托·贝克没有参与这项研究，他认为这个时间线将有助于推动研究。他说：“它可以帮助我们了解火星历史上的特定时期，并制定去哪里寻找生命的策略。”“他们提出的想法是，我们必须将火星视为一个随着时间的推移而进化的完整星球，并将其视为我们可以在地球上看到的东西。”

贝克补充道：“如果人们不喜欢时间线，那也是一件积极的事情。他们可以出去找到时间线错误的硬数据，然后创建一个更好的时间线，然后科学就可以向前发展。”“他们提出的这个框架不是绝对的‘这是一个可行的想法’。他们并不是说火星绝对是这样，而是说这是我们可以将其视为了解更多关于火星的战略的一种方式，我们可以在前进的过程中对其进行修改。”