火星南极冰盖下发现液态水湖?

作者: haibaraemily

来源: 果壳

发布日期: 2018-07-27

意大利天体物理研究所的罗伯特·奥罗塞团队宣布可能在火星南极冰盖下发现液态水湖,这是人类距离发现火星稳定液态水储备最近的一次。火星曾经宜居,但如今表面寒冷干燥,地下保留大量水冰。科学家通过探地雷达在火星快车号探测器上发现特殊信号的异常区,推测可能是液态水湖,但仍需进一步验证。

近日,意大利天体物理研究所的罗伯特·奥罗塞(Roberto Orosei)团队宣布他们可能在火星南极的冰盖之下发现了液态水湖,惊不惊喜?意不意外?人类是不是很快就能去火星钻冰捞鱼了?别高兴的太早。虽然可能性很大,但还不一定。不过,这至少已经是我们距离发现火星稳定的液态水储备最近的一次,也将长达三十多年的火星冰下“寻湖之旅”又推进一程。

火星真的缺水吗?种种证据显示,曾经的火星很可能也是个宜居的“天堂”。30多亿年以前的火星,内核有活力,外层有大气,既有磁场做“护身符”,还可能有过汪洋大海覆盖表面。只是如今,它们都已经成为过往。随着火星的内部渐渐冷却,磁场慢慢消失,大气层散逸,表面的液态水也没能幸免。火星的表面,最终变成了如今我们看到的这样:寒冷、干燥, “一片死寂”。不过,还是有大量固态形式的水(也就是水冰)保留在了火星上。

和地球一样,火星的南北极地区就有不少水冰暴露在表面上,并存在季节性的涨退。随着人类孜孜不倦的探索,发现火星的地下也埋藏着大量的纯净水冰:天上飞翔的火星奥德赛号探测器,携带的伽马射线光谱仪GRS间接探测到过水冰;地上刨土的凤凰号着陆器直接在火星北极挖到了高纯度水冰…一些火星断崖中暴露出来的信息,甚至显示中纬区域的地下也有大量纯净水冰。所以,火星不是缺水(冰),而是缺“液态水”。

火星表面确实也曾发现过一些较新的、可能是流水侵蚀过的痕迹——例如冲沟和季节性斜坡纹线(RSL),但这最多只能代表火星表面可能有季节性的、不稳定的大量液态水存在了。那么,火星上到底还有没有大量、稳定的“私藏”液态水存在于地表以下呢?为探明这一问题,科学家们孜孜以求了三十多年。

如果火星的地下真的有稳定的液态水湖泊,那么最可能出现在哪儿呢?早在1987年,一个叫做Stephen Clifford的行星科学家就预言:最可能在火星南北极。Clifford相信,火星的稳定液态水最可能埋藏在这“千层蛋糕”一样的南北极冰盖之下。其实,正是因为南北极冰盖太厚,产生了巨大的压强,使得冰的熔点降低,到了一定的深度,冰就会“迫于高压”融化成液态水。

有没有什么办法可以对火星南北极冰面进行“透视”呢?探地雷达就可以通过电磁波信号来“看到”地下的浅表层结构。而这次的新发现,最大的功臣当属硕果累累超长待机的火星快车号探测器。作为欧空局的第一个火星探测器,火星快车号可以说是首战成名。它自2003年圣诞节进入火星轨道以来,一直工作到现在……

“透视”结果“预言家”Clifford当年认为,因为火星北极冰层更厚,所以更可能有冰下湖。不过,这次的冰下湖却是在火星南极冰盖下发现的(原因可能是由于南极冰层更薄,所以更容易被探测到冰下物质)。带着MARSIS的火星快车号探测器在扫描火星南极的某个区域时,发现了一个具有特殊信号的“异常区”。

研究者们在计算出异常区域所在深度的同时,还算出了这个异常区域的介电常数。统计结果显示异常区之内的概率峰值对应的介电常数>15,而异常区区之外的区域概率峰值对应的介电常数只有7左右。这意味着:(1)异常区和周围的物质成分必然有很大差异,(2)异常区中的介电常数特别高,大于15。

是液态水湖吗?还不一定。以我们对地球的雷达观测数据的分析经验来说,要达到这么大的介电常数,在地球上基本只有液态物质这一种可能性(南极和北极的冰下湖都符合这样的介电常数。)但在火星上,一切就不那么绝对了。毕竟无法进行人工实地勘探,各种地下物理参数都是估计的,有很多不确定性。

总之,这个异常区域的液态水湖,目前还是基于间接观测结果的其中一个推论而已。而且如果真的是液态水湖,可能更倾向于一潭卤水湖。而另一方面,由于探地雷达MARSIS的分辨率较低,我们有理由推测,如果这里真的有冰下湖,那么很可能不止这一小块,只是其他地方尚未发现而已。而冰层更厚的北极冰盖之下,可能有更大更多的液态湖,只是目前的技术手段还探不了那么深而已。

你或许会问,既然对火星探测了几十年,为啥之前的雷达观测都没有发现液态水呢?确实,除了火星快车号携带了探地雷达MARSIS,火星勘测轨道飞行器(MRO)也携带过一个探地雷达SHARAD,而且…SHARAD也探测过这个区域。但是SHARAD却什么都没看到!因此,MRO项目组的科学家们对这个结果是持怀疑态度的。

二十多年前的人类,以为整个太阳系中除了地球之外都是沙漠(以没有液态水为标准,南北极也是沙漠)。然而,飞速发展的深空探测成果一次又一次地给我们以惊诧:或许,火星有冰下湖,谷神星有冰下海,木卫二和木卫三、土卫二和土卫六,甚至冥王星……它们的冰层之下也都有区域性或者全球性的盐水海洋。

至于人们最关心的:这些冰下湖海中是不是有生命存在?只能说不能排除这种可能性,但也确实目前没有发现过相关证据。也有人问道火星“移民”大概可以提上日程了吧?或许,这一天有可能会真的来临……但在那之前,无疑还有很多计划和准备工作等待我们去做。

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