火星上发现了大量的冰!纯水的!以后移民火星,是不是可以就地取水啦?

作者: 灰原哀博士

来源: 果壳

发布日期: 2018-01-17

火星上发现了大量的纯净水冰,这些水冰不仅有助于研究火星的历史气候变化,还可以作为未来火星移民的重要资源。

火星上发现了大量的冰!纯水的!以后移民火星,是不是可以就地取水啦?

水和有机物,是可能与生命的存在息息相关的重要条件,因此也是深空探测中魂牵梦萦的重要搜寻目标,但这里所说的“水”,其实都是特指的“液态水”。而固态形式的水,也就是水冰,其实在内太阳系(小行星带以内的太阳系)并不罕有,在外太阳系(小行星带以外的太阳系)就更常见了。毕竟要想让水冰稳定保存下来,需要的条件要简单得多:够冷就行。

那么火星上有没有水冰呢?不仅有,而且还不少。火星地表的水冰,火星的南北极地区就常年有大量的水冰暴露在表面上。火星的自传轴倾角和地球差不多(接近25°),所以和地球一样,火星也有鲜明的四季变化,也有终年冰封的南北极。只不过,火星的南北极冰盖里不仅有水冰,还有干冰(固态二氧化碳)。再加上火星比地球离太阳更远,总体来说还要比地球更冷一些。

那中低纬区域可能有水冰存在吗?

虽然火星现在的自转轴倾角和地球差不多,但在历史上,火星的自转轴倾角有过从约10°到约60°的剧烈动荡。当自转倾角很大的时候,中低纬甚至赤道区域都有可能像如今的极区一样,有着适宜水冰存在的低温;但随着自转倾角的减小,中低纬度的温度随之增高,地表水冰就呆不住了……所以如果是地表水冰的话,答案应该是“没有”。

但,地下还是可以有的嘛~如果这些水冰在还没升华散逸的时候就被表层土壤埋起来了,就相当于有了一层隔热层,那么即使是中低纬度也是可能会有水冰的……吧?

几十年前,科学家们通过理论分析和对海盗号获取的火星大气数据的分析,就做出了这样的预测。这一预(猜)测(想)在新世纪的火星探测热潮中很快就被着陆器和轨道器传回来的数据证实了。

2001年发射的火星奥德赛号轨道器搭载的伽马射线光谱仪GRS(Gamma Ray Spectrometer )首次在火星上探测到了氢的存在,间接证实了火星地下含有水冰。2008年发射的凤凰号着陆器就更加给力了,因为它直接挖到了水冰。

在没有着陆器和火星车实地挖掘的情况下,我们如何才能知道,比这更低的中纬度上还有没有大量的地下水冰存在呢?

2009年,亚利桑那大学的Byrne和Dundas团队提出了一种极其巧妙的方法:虽然我们不能亲身去火星掘地三尺,但自有大自然把地下的物质挖出来给我们看呀!他们通过对中纬区域新产生的小型撞击坑进行连续跟踪,发现有些撞击坑中的明亮溅射物在火星勘测轨道飞行器(MRO)携带的CRISM光谱仪的分析中显示出含有水冰。

9年之后的今天,现已转职去了美国地质调查局(USGS)空间地质科学中心的Dundas,和Byrne等一众老队友一起,解决了这个问题,并把成果发表在了刚刚出版的《科学》(Science)杂志上。Dundas和同事们再次利用大自然的鬼斧神工,通过详细研究火星中纬度的八处断崖地貌,“窥见”了火星中纬区域的地下深处。

他们发现,火星中纬区域的地下不仅有水冰,而且是大量的纯净水冰,从地下1-2米一直延伸到地下100多米。

这么多水冰,有用吗?超有用。这里挑两点说。一是可以帮助我们追溯火星历史上的气候变化。这些一层一层的冰层,就像我们地球上的地层一样,忠实记录着火星过去的气候和地质历史,例如颜色较深、较厚的冰层说明那一年火星大气中含有的尘埃较多……这些已经在对火星南北极冰盖的冰层研究中得到了应用。

二是可以作为将来登陆火星的宇航员和火星移民的补给来源。纯净的水冰可以在简单的处理之后成为人类的饮用水,更可以和二氧化碳(火星大气中的主要成分)进行反应,产生可供人类呼吸的氧气和可供作为火箭推进燃料的甲烷。

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