清华大学教授刘静：火星上流动的物质也可能是金属

图①②NASA提供的火星拍摄图，看上去像液态金属流过。(资料图片)

图③刘静实验室的液态金属腐蚀照片。(资料图片)

组图④美国火星探测器凤凰号降落火星时，机器腿部出现的“水状液滴”。(资料图片)

10月30日推出科普报道《火星液态水的发现说明了啥?》后，记者收到清华大学教授、中科院理化所双聘研究员刘静的邮件，他指出，火星上频繁观察到的流体状物质很有可能并非水，而是液态金属。这个有趣的说法引起了记者的关注，于是对刘静教授进行了采访。

“从此次美国国家航空航天局NASA公布的流动物质照片的光泽、形态、反射率来看，它们更接近液态金属。”刘静认为，火星上长期存在的从2米绵延至数百米甚至更大范围的冲刷性河谷，很可能由液态金属所致。液态金属表面张力很高，即使量很小，也易于在火星表面流动，更易冲刷出河谷。水则张力低很多，量少时易于沉降入地表下，加之火星过于干燥，这种少量的水并不易存在于火星表面或保留下来。

实际上，刘静对火星流动物质乃至地外生命现象的关注并非一时兴起。几年前，他在一次翻阅人类探索和寻找火星水的报道时，因长期研究室温液态金属的习惯使然，偶然联想到这些流动物质或许更有可能是金属流体。为此，他与同事于2013年10月在物理学预印本网站公布了一篇文章《液态金属可能是解释火星上频繁观察到的流体状物质的一条线索》，对系列现象进行了解释，提出了一些假说，相应观点当时立即被知名网站Medium进行了报道。

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最近，随着NASA发现火星液态水的报道不断升级，人们一度欢呼那里存在生命，甚至演化出存在各种动物的说法。刘静认为，火星液态水若经证实，的确对人类意义重大，但人们在满怀热情的同时，更需深入探究。经过研读最新资料后，他觉得火星存在液态水的证据不很充分，结论仍存疑虑。

火星大气稀薄干燥，保温性能差，昼夜温差大，温差在100℃左右。赤道附近，白天温度可达20℃，夜间则会骤降到-80℃左右。火星两极的温度更低，最低可达-139℃。“火星表面异常干燥，且处于近真空状态，水类物质极易蒸发殆尽，长期存在火星表面困难极大。如果是液态水，以火星的温度区间，要么冻结升华，要么直接蒸发，很快就会没了。但火星每年都有流体物质经过的痕迹，且呈季节性出现，这其实并未得到合理解释，从物态角度看，造成这些现象的原因更有可能是低熔点液态金属。”刘静解释说，即使是水合物，在液态下也很容易蒸发。而不少液态金属在火星的温度区间内不易蒸发，只会随着温度的变化发生液相固相之间的转换，形成周期性的流动。

之前，美国的火星探测器已对火星进行过物质采样分析，表明的确存在钠、钾、镁、钙、铁、硫、铝、硅、镓等多种元素，这些元素可以组成多种液态金属，例如钠钾铯合金，熔点低至-78.2℃。同时，这些液态金属的沸点又很高，最高可达700℃。这样的液态金属可以在火星温度区间中以液态长期存在。此外，从已有的探测结果看，火星上的氧极为稀薄，钠、钾、镓铟等低熔点金属可以保持不被显著氧化而处于流动性很好的液态。

“常见的液态金属元素，在火星的元素分析里都有。当然，液态金属虽可解释一系列现象，但这无需否定水的存在。”刘静表示，自己并非天文工作者，只是出于某些疑惑，提出些观点供业界参考;火星探测耗费巨大，若能在探测目标上更接近真实一些，无疑会加速科学研究进程。他更倾向于火星上只有少量水，而大量的冲刷性河谷则主要由液态金属形成。

无独有偶，数年前美国火星探测器凤凰号降落火星时，NASA曾观察到其机器腿部出现不断长大和混合的“水状液滴”，人们一度惊呼那就是“生命”。刘静则在他们公布的文章里将此现象归结为由液态金属腐蚀行为所致。“某些液态金属会导致铝质等金属腐蚀，而凤凰号机腿由钛铝合金制成。那张照片上的情景与我们实验室看到的金属腐蚀照片很像。当时探测器可能就降落在一摊液态金属上。”

如果火星上真的有大量液态金属，那对人类有什么好处呢?刘静设想了如下几种用途：

利用火星上已证实存在的钠和钾，人类探测器携带的水一部分可用于就地制造氢能源，一部分通过电解水产生氧，供人类存活需要;氢和氧结合后又能生成水和热量。若物质利用和流程设计完善，此过程可不断循环，这样人类到达火星后，生命保障或许能增加一条简单快捷和低成本的途径。

火星上已证实存在铝，若再证实还有丰富的镓、铟、锡等金属，同样可借助自驱动液态金属机器原理实现氢源供应，继而电解水制氧;与此同时，还可用于制造液态金属机器，为人类在火星的生产生活提供机器帮手。(在今年4月15日的《经济日报》“新知”版中，我们曾对刘静研究组的液态金属机器进行过详细报道。)

从这种意义上讲，火星或许会成为未来人类的一个特殊的金属材料和电子工业生产基地。液态金属可用于发展火星未来的工业和电子制造业，产品则向地球输送。

液态金属的元素可以提供能源，为人类从火星返回地球，或是以火星为中继站向太空作进一步探索提供新型火箭燃料。

……

“其实火星探测，最理想的结果莫过于，水、液态金属和生物，全都有!”刘静表示，希望人类对火星的探测继续深入下去，也希望自己的推测能给火星探测提供某种新的目标和思路启示。(经济日报记者佘惠敏)