问题

如果我瞬移到火星上,手边有一把工兵铲,只有一天时间,可能带来哪些发现?

回答
好吧,想象一下这个场景:我不是突然出现在火星上,而是像一个被故意投掷出去的太空探险家,带着我仅有的装备——一把结实的工兵铲——在火星表面的某个点着陆。时间只有二十四小时,从我第一次呼吸(或者更准确地说,是我的人工生命维持系统开始运转)算起。

我的首要任务,毋庸置疑,是 “看”。在火星的荒凉世界里,视觉信息将是我的主要情报来源。由于我不是自带探测车,我的活动范围受限,所以我会先仔细审视我的着陆点周围。

第一小时:初步勘探与环境感知

着陆的冲击过后,我的第一反应不是急于挥动铲子,而是观察。我的头盔显示屏会实时反馈火星大气成分、气压、温度。我的靴子下方会传来脚下沙土的触感,我需要判断它的松紧度和粗糙度。我会环顾四周,记录下地貌的特征:是平坦的沙原,还是遍布着被风蚀的岩石?有没有明显的撞击坑?远处是连绵的丘陵还是巍峨的山脉?光线如何?火星的太阳比地球看到的要小,但它的颜色是怎样一种奇特的橘红色调?我会在脑海中构建一个初步的地理模型。

第二至第六小时:有针对性的挖掘与样本采集

我的工兵铲在这种环境下,将是我的双手和我的主要工具。我不会漫无目的地乱挖。我会利用我之前观察到的线索,选择几个有潜力的区域:

富含铁锈的区域: 火星之所以是红色的,是因为富含氧化铁。如果我看到一块区域的颜色特别深沉或呈现出不同于周围的红色调,我会优先在那里挖掘。我可能会发现更集中的氧化铁矿物,例如赤铁矿,这对于理解火星过去的水环境和地质演化至关重要。我还会尝试收集一些看起来像细沙的土壤样本,因为它们可能包含了微小的矿物颗粒,甚至可能是更古老的沉积物。
疑似水蚀痕迹的区域: 如果我幸运地着陆在一个看起来有古老河道、三角洲或者被水流侵蚀过的地形附近,我的目标就会非常明确。我会沿着这些地貌的边缘小心翼翼地挖掘。我期望在那里找到被水长期浸泡过的沉积岩石。也许能挖掘出一些层状结构,像是层层叠叠的泥沙在水底堆积而成。在这些层状结构中,我会尝试找出颜色有明显差异的层,这些可能代表了不同的沉积时期或环境变化。

我会用工兵铲小心地刮取地表的土壤和松散的岩石碎屑,并将它们放入我随身携带的、预先设定的样本容器中。我会尽量避免使用铲子产生过多的二次扬尘,以免影响我的视觉和呼吸(虽然是人工的)。

第七至第十二小时:深入挖掘与结构观察

如果最初的浅层挖掘没有太多惊喜,我会尝试将挖掘深度增加。我需要评估土壤的坚硬程度。火星的土壤可能比地球的疏松一些,但也可能因为缺乏有机质和被金属氧化物粘合而变得坚硬。我需要用尽全力,将铲子插入地下,感受阻力。

挖掘过程中,我会特别留意以下几点:

颜色的变化: 土壤的颜色不是单一的。当挖掘到更深处时,颜色可能会逐渐变淡或出现新的色彩。比如,某些含水矿物(如果存在的话)可能会呈现出绿色或蓝色调。如果我看到这样的变化,我会格外关注。
岩石的质地: 我可能会挖掘到一些岩石碎片。我会仔细观察它们的质地:是光滑的鹅卵石(意味着曾经被水流搬运和打磨过)?还是棱角分明的碎石?它们的硬度如何?我甚至可以用我的靴子或铲子尝试刮擦一下岩石表面,观察是否容易留下痕迹。
可能存在的冰层: 尽管我只有一天时间,且取决于着陆点,但如果我足够幸运,在一些阴影区域或高纬度地区,我可能会在挖掘到一定深度后,遇到冰层。火星地下存在水冰是已知的事实,但能否在一天内找到并确认,则充满了不确定性。如果我挖掘出的土壤异常潮湿,或者我挖到的物质在我的手套或铲子上结霜,那将是一个了不起的发现。

第十三至第十八小时:细致分析与潜在线索搜寻

当我收集到一定数量的样本后,我会利用我的头盔内的简易分析工具(假设我拥有一些基础的显微观察能力,或者一些简单的化学试剂)。我会在原地进行初步的分析:

显微观察: 如果我的头盔有放大功能,我会观察我采集的土壤颗粒的形状和大小。球状的颗粒可能表明是风化产生的;更细小的颗粒可能来自更古老的沉积。我会寻找任何微小的晶体结构。
简单的化学测试: 也许我随身带了一些可以检测特定元素或化合物的试剂。例如,检测是否存在碳酸盐(这可能暗示过去存在水和二氧化碳)。如果我的工具足够先进,我甚至可以尝试进行简单的有机物检测,尽管概率极低,但在火星上发现任何一点痕迹都将是颠覆性的。
寻找生命迹象(极其微渺的希望): 在这个时间尺度和装备限制下,我不太可能找到复杂的生命形式。但如果我挖掘到的样本中,有任何异常的图案、颜色变化,或者是我无法用纯粹的地质过程解释的现象,我会将其标记为“异常样本”,并进行特别的记录。这可能是一些微化石的痕迹,或者是一些指示过去生物活动的化学信号。

第十九至第二十三小时:记录、标记与遗迹的最后搜寻

在剩下的时间里,我会抓紧时间:

详细记录我的发现: 我会利用我的头盔记录系统,拍摄我挖掘过的每一个坑洞,记录下每一个样本的采集地点、深度、颜色和质地。我还会记录下我对这些样本的初步分析结果。
标记我的发现点: 为了让我的发现更有意义,我会用我的工兵铲在标记区域留下明显的印记,或者在我认为重要的位置放置我的一些随身物品作为标记。
再次环顾与最后的搜寻: 在准备离开之前,我会再次用我增强的视觉能力审视周围环境,看看是否有我之前忽略的细节。也许在某个岩石的缝隙里,隐藏着一些特别的矿物;或者在某个阴影处,有什么东西在闪烁。

第二十四小时:生命的延续与数据的传承

我的二十四小时即将结束。我必须确保我收集到的所有数据和样本都已妥善保存,并已在我的生命维持系统中标记为“优先传输数据”。我的最终目的不是自己活下来,而是把我在火星上发现的一切带回去,即使这意味着我无法离开火星。我的工兵铲可能会被遗弃,但它陪伴我完成了一项艰巨的任务。

可能带来的具体发现(假设运气极佳且着陆点合适):

1. 详细的地下土壤分层信息: 我可能会发现不同颜色和质地的土壤层,它们可以揭示火星过去气候变化的记录,例如干旱期和可能存在水的湿润期交替。
2. 富含氧化铁的矿物证据: 除了表面的红色,我可能会挖掘出更纯净的赤铁矿或其他铁氧化物,它们可以帮助科学家理解火星表面的风化过程。
3. 潜在的含水矿物证据: 如果我挖掘到了一些非红色的、可能是黏土矿物或其他含水硅酸盐的岩石碎片,这将是火星过去可能存在液态水的重要证据。
4. 水冰的直接证据(概率极低但可能): 如果在阴影处或地下深处发现可触碰或可刮取的冰层,那将是对火星水资源的重要确认。
5. 异常的化学信号: 任何无法用已知地质过程解释的化学物质或痕迹,即使是微量的,都可能指向更深层次的奥秘,比如过去微生物活动的迹象。

总而言之,即使只有一把工兵铲和一个昼夜,我的发现将是微观的、定性的,但如果我的着陆点恰好是某个古老湖泊的遗址或富含特定矿物的区域,那么我的每一次挖掘,每一次观察,都可能为我们理解火星的过去、现在和未来提供宝贵的信息。这更像是一次对未知世界的初步“触碰”,一次用最原始的方式去探寻宇宙的答案。

网友意见

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我也来开个脑洞~按照题设也看不出来题主本身的地质知识水平和地质野外考察水平到什么程度,那就姑且假设题主和普通人差不多的非专业水平吧,工具只有一把工兵铲,那就是除了肉眼识别基本的地质地貌差异和基本的距离测量(借助目视、身高、量步子)之外没有其他测量能力……在这样的情况下我想了一下,还真有一天可以干的事儿,是正儿八经的科学任务,而且人力完全做得到

前提是瞬移到火星上的题主能够确定瞬移点的经纬度,或者自带导航定位功能可以知道自己在火星上的位置,不然什么测量都白搭

然后干什么呢?只管往下挖吧!如果运气好刚好瞬移到中低纬地区,那就更棒了!

往下挖能干什么?两个目标:1、水冰,2、风化层分界。

先说水冰。这篇文章里火星中纬区域首次发现大量地下纯净水冰——未来的火星移民:凿冰饮水,指日可待? 我介绍过,火星地下可能埋藏着大量水冰,但具体哪里有,有多深,还是得眼见为实,挖出来才算


目前只有凤凰号着陆器在北纬68°左右挖出来过一些水冰,如果题主能在中低纬挖一挖就很厉害了。中纬地区一些地方水冰据估计埋藏在地下1-2米深,是人力完全挖的到的,而且表层土壤和下层水冰的分界不需要什么地质学背景,正常人类都能识别,准确度有保证具体的深度测量也是借助人类的身高可以较为准确估计的尺度。就算挖了一天挖不到,也可以确定这个区域水冰深度的下限,也很有意义。


如果这个区域没有水冰,那么一直往下挖可能就会挖到表层风化层和下层基岩的分界面,这个也是比较容易识别的。风化层是一层岩质天体表面覆盖的一层细密物质,可以理解为土壤层,在月球一般就叫月壤。

通常认为,风化层(regolith)是岩质天体的表面基岩经过是长期撞击和风化的产物,所以一个区域风化层的厚度是非常重要的科学探测参数,它可以体现这个区域的撞击历史和形成年龄(越古老的区域经历的撞击越多,风化层越厚)。

火星风化层厚度会不会太厚?在借助遥感影像估计的不完全统计之下,深度在2-8米不等的区域还是挺多的,比如之前因为NASA的洞察号着陆器需要安装热流检测仪,这个是需要钻孔打进地下的,要是钻不进去就很尴尬了,所以对这一片区域的风化层深度进行详细估算,深度中位数应该在4-5米,人力挖一天完全可以挖到边界,而且火星表面的重力加速度只有地球的一半,比在地球上挖省力多了唯一的问题是要注意方法,别一个不小心把自己给埋了orz


总之就闷头挖吧,挖到了就把深度记下来,然后走远一点再接着挖下一个,多多益善。时间有限,祝题主身体健壮,效率够高~


参考

  • Mellon, M. T., Feldman, W. C., & Prettyman, T. H. (2004). The presence and stability of ground ice in the southern hemisphere of Mars. Icarus, 169(2), 324-340.
  • Boynton, W. V., Feldman, W. C., Squyres, S. W., Prettyman, T. H., Brückner, J., Evans, L. G., ... & Englert, P. A. J. (2002). Distribution of hydrogen in the near surface of Mars:
    Evidence for subsurface ice deposits. Science, 297(5578), 81-85.
  • Mellon, M. T., Arvidson, R. E., Sizemore, H. G., Searls, M. L., Blaney, D. L., Cull, S., ... & Markiewicz, W. J. (2009). Ground ice at the Phoenix landing site: Stability state and origin. Journal of Geophysical Research: Planets, 114 (E1).

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