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火星三維詳圖

2007年5月20日

最晚到了2003年12月,當歐洲航天局的「火星特快」號宇宙探測器飛過我們的太陽系近鄰火星以後,這顆紅色星球就成為歐州宇宙研究的熱門課題。然而,進一步開展火星研究的一個重要前提是需要擁有詳盡的火星地圖。柏林工業大學的一支科研小組就負責繪制這些地圖。

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給紅色星球繪圖圖片來源: ESA

柏林工業大學大地測量和地理訊息技術研究所的會議桌上,攤開著一張非常漂亮的、五顏六色的火星地貌圖。頭一眼看去,就好像是衛星拍攝的撒哈拉沙漠全景,但是仔細看去卻顯出了不同。該所的研究人員格爾克(Stephan Gehrke)解釋說:「圖上你可以看到的實際上是幾種不同的景觀,比如說這裡是所謂的混亂景觀,也就是說你可以看到一個個獨立的平頂山,在山和山之間你又可以看到山谷,被水流沖出來的山谷。再靠北一點的地方呢,你可以看到一條大山谷,我們叫它阿利斯谷(Aris),阿利斯也是火星的意思。火星上的大山谷,我們都以不同語言對火星的稱呼予以命名,阿利斯是希臘語對火星的稱呼。」

這張火星圖的比例尺是1比20萬。格爾克對他們的這張詳圖非常自豪,即使上面所顯示的許多自然現象,人們至今還無從解釋。他說:「火星上有水嗎?有冰凍狀態的水。按理說,火星上的氣溫太低,存不住液態水。而且,由於火星上的大氣稀薄,即使有液態水的話,也會馬上蒸發掉的。」

儘管美國的「水手號」宇宙探測器早在上個世紀60年代就對火星進行了拍攝,但是柏林現在繪制的火星地圖卻要詳盡得多。格爾克解釋說:「這歸功於我們使用的高解析度立體照相機。歐洲航天局的『火星特快』探測器上裝備的就是這種照相機,它拍攝的火星圖片,一個像素代表火星地面上的10米,這是極其高的解析度。而且,它在飛過火星的時候,可以同時從不同的角度對火星表面進行拍攝,這也是它的新意所在,至今還是舉世無雙的。」

NASA Mission Stereo 3-D Aufnahmen
圖片來源: AP

如今,這張圖已經涵蓋了火星的大部分地區。柏林工業大學地理訊息學家的這個項目是一項大型學術研究項目的一個組成部分。格爾克介紹說:「整個項目規模相當大,來自十幾個國家的40多支科研小組參加了這個項目,項目總負責人就在柏林,在柏林的自由大學。我們的這個照相機也是在柏林開發、在德國製造的。我們柏林工業大學這塊兒的任務是把照相機發回的數據輸送到德國航空航天中心,由那裡負責把這些從不同角度拍攝到的圖像數據換算成三維的高低模型,配上色彩。我們再根據這些處理過的數據,繪制火星的地貌圖。」

每年,幾百名從事火星研究的專家們都聚會兩次,互相交流最新認識。柏林工業大學大地測量和地理訊息技術研究所所長阿爾伯茨(Jörg Albertz)教授表示:「對火星感興趣的學術圈子很大,有地理學家、大地物理學家,有研究材料性能的專家,還有探討火星大氣層情況的學者。火星上真的會刮大風,人們可以觀察到陸地旋風。因此,作為負責繪制火星地圖的項目小組,我們是提供研究手段、提供輔助工具的,至於內容方面,也就是對各種火星現象的解釋工作,就由其他專家來負責了。」

柏林的地理訊息專家很謙虛,自己認為他們主要是提供服務的。但毫無疑問,他們的工作非常重要。這也是很容易理解的,因為假如沒有好的地圖,即使設備再好、投入再多,探測任務也難以圓滿完成。阿爾伯茨教授繼續介紹道:「在宇宙研究領域,每年都會有那麼幾次國際性大會,比如今年開春就在美國休斯敦舉行了一次,2000多人參加,其中一部分是研究火星的。所以,我們都是一個學術大家庭的小成員之一。」

科學家們之所以對火星很感興趣,一是因為它是離我們地球最近的行星,二是因為研究火星的形成過程也有助於我們瞭解地球的形成過程。火星和地球一樣,由於自轉軸是傾斜的,所以也有春夏秋冬四季一說。火星上是否有水、因而是否存在生命的問題今天依然沒有得到最後的解答。歐航局的火星探測任務就是為了試圖回答這一問題、以及其它一些未決問題的。

Mars ganz nah
圖片來源: AP

人類歷來對火星這顆紅色星球抱有很大興趣。早在1830年,天文學家就在柏林對火星進行了觀測,留下了首批詳細的觀測記錄。1875年,義大利天文學家斯基亞帕雷利以為在火星上發現了「運河」,說明火星上有高智慧型人居住,引發無數科幻作者的創作靈感,有關火星人的科幻作品接踵問世,引起一陣陣的火星熱潮。但到了1910年,關於火星人的幻想徹底破滅,因為更精確的觀測表明,那些所謂的「火星運河」其實是視覺錯誤的結果。最新的高清晰度火星圖片表明,火星表面不僅沒有運河,而且還坑坑凹凹極不平整,有些凹坑甚至有幾百公里的直徑。阿爾伯茨教授稱:「在此有必要說明的是,和我們地球相比,火星表面雖然也有大氣層,但是卻稀薄得多,所以當隕石或者其它什麼宇宙物體沖向火星的時候,到達表面的機會也就大得多,把火星表面砸得『傷痕纍纍』,而在地球上,許多小的天體在到達地面前就在濃厚的大氣層中因磨擦發熱而燒得一干二淨了。」

歐洲航天局未來的宏大目標是登陸火星。為此,今年夏天,歐航局就準備成立一個測試機組人員,利用俄羅斯的一個航天飛船模型,模擬歷時500天的火星之行。而真槍實彈的載人火星之行,肯定要過20年後才有可能,至少柏林工大的格爾克是這麼認為的。或許他的估計過於保守,實際發展步伐可能會快得多。但無論如何,要想登陸火星,掌握詳盡的火星地貌圖是必不可少的。

從去年秋天開始,柏林工業大學設置了大地測量和地理訊息科學的碩士課程,詳細訊息可通過網頁www.igg.tu-berlin.de/master予以查詢。誰如果想目睹火星地圖的風采,可查看歐洲航天局的網站:www.esa.net。