火星熔岩管

帶天窗火星熔岩管的縱剖面圖

火星熔岩管的橫截面圖

高分辨率成像科學設備拍攝的火星帕弗尼斯火山上熔岩管天窗口。

夏威夷大島上與基拉韋厄火山庫希奧·卡拉尼亞納奧萊王子熔岩流有關的熔岩管頂部的牽牛花天窗。

火星熔岩管（Martian lava tubes）是火星上的火山洞穴，據信是由與盾狀火山活動有關的玄武岩熔岩流快速流動而形成。當熔岩通道的外表面冷卻得更快並在地下熔岩流上形成一層硬化外殼時，通常就會形成熔岩管。熔岩流淌最終停止並從管道中排出，在地表下數米深處留下一段管狀的空隙空間，熔岩管通常與流動性極強的繩狀熔岩有關。火星上的重力約為地球的38%，相比之下火星的熔岩管要大得多。

檢測和探訪

熔岩管和相關流動結構最初是通過檢查海盜號軌道器圖像時所識別出的，後來通過來自2001火星奧德賽號、火星全球探勘者號、火星快車和火星勘測軌道飛行器等所拍攝的圖像進行了確認。熔岩管可通過兩種方式進行視覺檢測，第一種是被稱為月溪的蜿蜒長槽，據信是坍塌熔岩管的殘跡。第二種可能的識別方法是通過觀察洞穴「天窗」或陷坑來判別，它們在火星表面呈為黑色、近乎圓形的特徵。2010年6月，加利福尼亞科頓伍德常青中學的一群七年級理科生參加了火星學生影像項目，通過識別一座估計為190×160米寬、至少115米深的天窗，幫助研究人員在帕弗尼斯山附近發現了一系列新的熔岩管，這是已知第二座與該火山有關的天窗。除軌道圖像外，還可以通過以下方式檢測熔岩管：

• 透地雷達
• 重力分析
• 磁場測量
• 地震儀
• 大氣效應
• 光學雷達
• 紅外線
• 人類或機器人探索

人們對熔岩管的識別和調查越來越感興趣，因為它們可以向科學家提供有關行星地質、古水文和假定生物的歷史信息。在談到月球熔岩管時，太空機器人技術公司首席執行官威廉·「萊德」·惠特克（William "Red" Whittaker）博士表示，「熔岩管的獨特之處在於，它們是一處集科學、探索和資源於一體的目的地」。可通過進入月溪盡頭、穿過天窗，或在熔岩管頂部鑽孔或爆破進入未坍塌的熔岩管中。初次探索熔岩管可能需要探測車，但會面臨艱巨的挑戰。傳統天窗的正下方會有大塊碎石堆（如首幅圖所示），這對探測車來說是一個障礙。還得考慮探測車必須執行的垂直下降，以及探測車與停留在表面或軌道上的設備保持通信的能力。

熔岩管環境

火星上的重力約為地球的38%，相比之下，火星熔岩管要大得多。熔岩管是直接觀察原始基岩的最佳地點，在那裡可找到火星地質、古水文以及可能的生物史等關鍵信息。由於缺乏磁場以及比地球稀薄100倍的大氣層，火星表面經歷了極端的溫度波動，並受到大量的電離輻射。稀薄的大氣層也使火星更容易散失熱能，因此，赤道附近的溫度在夏季白天可在達到攝氏21度（華氏70度），但在夜間又會驟降至攝氏-73度（華氏-99度）。而火星地下的條件則比地表上要溫和得多，這使得研究人員相信，如果火星上確實存在（或存在過）生命，那麼很可能會在這些更宜居的環境中被發現。生命形式不僅可免受表面高溫和紫外線輻射的影響，還可免遭風暴和表岩屑塵埃的干擾。火星熔岩管可能會留住揮發成分，例如被認為對生命至關重要的水，還可能含有古老的冰層，因為冷空氣可以聚集在熔岩管中並保持穩定的溫度。發掘這些儲層可能會為火星古氣候學和天體生物學歷史有深刻的了解。

火星生命的可能性

火星熔岩管的發現對過去或現在可能的火星生命有影響。

火星和地球的磁場和氣候史截然不同，這將極大地決定這兩種生物圈的演化。大約40億年前，火星發電機在所提議的時期後關閉，當時存在着一座持久的諾亞紀海洋，並且火星表面可能存在生命。太陽粒子突然而強烈的增加消除了大氣和水文保護，導致火星大氣層變薄，液態水從表面退去。此時，生命可能已經在地下環境中找到了庇護，比如熔岩管。

許多生物體可能存活在地下，例如化能無機營養生物和岩石自養生物，以及某些如嗜鹽菌或嗜冷菌等嗜極生物。地球上發現了在接近冰點溫度和極低氧環境中繁衍生息的微生物，這讓研究人員相信，有機體可以生活在類似的極端環境中，比如火星上溫度較低、氧氣較少的環境。熔岩管中發現的火山礦物可為化能合成有機體提供豐富的營養來源。科學家們也對獲取火星熔岩管感興趣，因為它們可以深入了解地球上生命產生的過程，因為火星上的地質岩石記錄保存得更好。

未來人類居住

更多資訊：火星棲息地

通過為棲息地提供庇護，熔岩管內以及其他的地下洞穴，可能被證明是未來載人火星任務的最佳地點。這些天然洞穴的屋頂估計有數十米厚，可提供免受地表極端條件影響的保護。棲息地將免受太陽輻射、微流星體、極端溫度變化（據信熔岩管中的環境溫度穩定）、風和表岩屑沙塵暴的影響，這些都可能會對人類健康和技術構成威脅。這些天然掩體還將減少載人任務着陸的有效載荷量，這在經濟上也非常有益。

另請查看

• 熔岩管
• 月球熔岩管
• 火星洞穴項目