的表面以其干旱而闻名。整个星球是一片尘土飞扬、贫瘠的沙漠——一片岩石荒原,在某些地区还有冰雪;但液态水,未确认掉落已被发现。
但2018年,科学家们公布了一项重磅发现——他们发现了火星南极存在巨大液态水地下水库的证据。
现在,他们已经将这一发现向前迈出了关键的一步。南极冰盖下并非只有一个湖泊,而是由多个湖泊组成的整个网络。这意味着第一个水库不是一次性的,也不是火星性质的怪胎。
地球物理学家埃琳娜·佩蒂内利(Elena Pettinelli)解释说:“单个冰下湖的存在可能归因于特殊条件,例如冰盖下存在火山,或者我们发现第一个冰下湖的特定位置特有的其他一些情况。”意大利罗马特雷大学 (Roma Tre University) 向 ScienceAlert 通报。她与同事塞巴斯蒂安·伊曼纽尔·劳罗一起领导了这项研究。
“相反,整个湖泊系统的发现表明它们的形成过程相对简单,而且可能很常见。”
第一个冰下湖是在两年多前宣布的。它是使用火星快车轨道飞行器上的火星高级地下和电离层探测雷达(MARSIS)仪器发现的。
这使用了与我们在南极洲寻找冰下湖泊相同的技术——从表面反射无线电波并测量回声,寻找信号的变化来表征地形。
这些雷达探测调查最初揭示了南极冰盖下 1.5 公里(0.93 英里)处有一个冰下湖,直径为 20 公里(12.4 英里)。
研究人员之一、澳大利亚南昆士兰大学的行星科学家格拉齐埃拉·卡帕雷利 (Graziella Caparelli) 告诉 ScienceAlert:“某些类型的材料比其他材料能更好地反射雷达信号,而液态水就是其中之一。”
“因此,当来自地下的信号比地表反射的信号更强时,我们就可以确认存在液态水。地球上使用雷达(我们可以直接验证结果)也可以达到同样的目的,所以我们确信该技术是可靠的。”
从那时起,该团队对从 2010 年到 2019 年近十年的数据集进行了更多调查。并且,在对这些数据的新分析中,他们发现了三个新的明亮反射斑块。
换句话说,这是一个由干石区域分隔开的冰下湖泊网络,隐藏在南极下方,距离最初的湖泊不远。
雷达数据图。蓝色区域具有高反射率,表示液态水。 (劳罗等人,自然天文学,2020)
佩蒂内利说:“在陆地冰下环境中,冰下如此强烈的反射与基础水的存在有关;据我们所知,没有其他物理机制可以产生如此强烈的异常。”
“重要的是,我们使用比 2018 年论文更先进的数据处理和分析方法获得了相同的结果,事实上,经过如此严格的数据分析过程,我们确认了该湖泊的存在,并发现了其他湖泊,让我们对液体是水的解释非常有信心。”
此外,如果是液态水,很可能是咸水。水特别咸。你看,火星非常寒冷,尽管内部比表面温暖,但它仍然冷到足以冻结淡水。 2018 年,该团队估计他们发现的湖泊温度约为 205 开尔文(-68.15 摄氏度,或 -90.67 华氏度)。
但盐会降低水的冰点,而且效果相当显着。作为团队在他们的论文中注明,充满钙盐和镁盐的水可以在低至 150 开尔文的温度下长时间保持液态。正如我们通过探索火星表面所知,火星富含钙盐、镁盐以及钠盐。
因此发现额外的冰下咸水湖具有非常重要的意义。这意味着它们可以很容易地形成并在地质时间尺度上徘徊——这是火星水和气候历史长期谜团中的一个重要部分。它对于寻找火星微生物也具有重要意义。
“这些湖泊可能在火星历史的大部分时间里都存在,”行星科学家罗伯托·奥罗塞伊说意大利国家天体物理研究所的研究员,MARSIS 的首席研究员。
“出于这个原因,它们仍然可以保留当火星有稠密的大气层、温和的气候和表面存在液态水时可能进化的任何生命形式的痕迹,类似于早期地球。”
甚至,微生物生命可能仍然在这些湖泊中繁衍生息。
我们知道它们可以生活在某些地方地球上最咸、最荒凉的地方, 也冰下水库。当然,我们距离进行这样的探测并近距离研究火星水还有非常非常长的路要走可能违反 1967 年《外层空间条约》。但这值得思考。
该团队采取的下一步是在火星其他地方寻找水。目前还不清楚低纬度地区是否存在地下水库,但北极有一个巨大的冰盖。
卡帕雷利说:“北极冰盖下方也存在基底湖,这并非难以置信。”
“然而,对一些数据的数据分析才刚刚开始,这些数据的获取方式与我们获取那些使我们能够‘看到’南极冰下湖泊的数据的方式相同。”
因此,当团队分析完这些结果后,我们将热切地等待看到这些结果。与此同时,在理想的情况下,佩蒂内利希望派遣着陆器进行地震监测,以探测这些水库的深度。
“主动地震勘探技术(例如地球上常用的发现油藏的技术)是最好的,并且已在南极洲用于探测湖泊底部。这些技术可以揭示水深和水体的几何形状, “她告诉《科学警报》。
然而,由于火星登陆器既困难又昂贵,而且地震监测仪的安装也很困难,我们可能要等待很长时间。
该研究发表于自然天文学。