火星可能藏著「大水庫」，或將是搜尋火星生命的最佳場所
(圖為南極冰原，美國宇航局「火星全球探勘者」號攝)
「火星快車號」探測器發現一個寬闊的地下湖泊，由液態水構成，就隱藏在火星南極冰原下
火星距離地球最近約為5500萬公里，最遠達4億公里，是太陽系中與地球最為相似的行星，也是唯一經改造後適合大規模移民的星球。如果此次發現得到證實，將標誌著科學家第一次在火星上發現持久性的水體。
此項研究由義大利博洛尼亞國家天體物理學研究所的行星學家羅伯托·奧洛塞和他的同事們完成。根據他們在7月25日發表於《科學》雜誌上的論文，這個冰下湖的寬度在20公里左右，蟄伏在厚重冰層之下1.5公里的地方。美國普渡大學西拉法葉分校的行星學家布里奧尼·霍根表示：「這是一項真正意義上的重大發現。它是另一種類型的棲息地，生命可以在當前的火星上繁衍生息。」
通過整合歐空局（ European Space Agency）「火星快車號」探測器三年多來的觀測數據，奧洛塞等人發現了這個湖泊。「火星快車」的MARSIS（火星地下及電離層先進探測雷達）將雷達波對準火星，用於勘測火星地下。雷達波穿過冰層，在遭遇冰層內的不同物質時會發生反射。根據反射的強度，科學家從而能夠得到物質的信息——液態水的反射迴響會超過冰或者岩石。
歐洲空間局的「火星快車號」軌道飛行器，背景為火星
在將2012年5月至2015年12月「火星快車號」所獲取的29批觀測數據進行整合後，科學家在火星南極冰層發現一個亮斑，反射率遠遠超過周圍區域。對於這個亮斑，奧洛塞等人也提出了其他解釋，包括雷達波從冰原頂部的乾冰層反彈。
最終，他們得出液態水湖的結論。藉助同樣的搜尋技術，科學家曾在（地球的）南極洲和格陵蘭發現類似的冰下湖。奧洛塞說：「在地球上，這樣的結論不會讓任何人感到吃驚。但我們面對的是火星，在火星上進行同樣的驗證是一個更為複雜的過程。」
科學家認為，如果這個湖得到證實，將極大改變我們對當前火星宜居性的認知。
「雷達探測軌跡圖
「火星快車」的探冰雷達在火星上發現一個冰下湖。圖像中，顏色越藍，雷達反射的亮度越高。帶黑框的藍色三角區便是冰下湖。火星上可能存在其他湖泊，但由於面積太小，尚未被「火星快車」觀測到。這些湖泊在冰下形成一個相互交織的網路。
這個湖很可能不是由純水構成，因為在冰層底部的溫度只有零下68攝氏度，即使在這種高壓環境下，純水也會凍結，說明這個液態湖的水並不是純水。如果水中溶解大量鹽，便可降低冰點。科學家曾在火星其它地區發現納、鎂和鈣鹽。這些鹽都能幫助這個冰下湖保持液態。霍根表示，儘管這個冰下湖也可能包含更多的泥而不是液態水，但那仍然可能是一個宜居環境。
此前，科學家曾在火星地下發現大量水冰，同時還發現液態水流過崖壁的證據，但它們只能引發微小的干雪崩。2008年，「鳳凰」號在北極著陸區發現凍結的水滴，但這些水可能是被「鳳凰」號散發的熱量融化的。
火星南極地形圖與本次考察的範圍，右圖為左圖黑框區域的放大，紅線為探測器運行的軌跡
奧洛塞表示雖然新發現的冰下湖的水量遠超此前在火星上發現的任何液態水體。液態水體很大，寬20千米，相當於中蒙邊境的貝爾湖的大小。長白山天池寬才3.37千米，顯然要比天池大好幾倍。液態湖的深度至少達到10厘米，也就是說，它的水量至少達到100億升，否則的話便無法被MARSIS探測到。霍根說：「這是一個龐大的水體。相比之下，其它地區的水體只能用『點滴』和『零星』來形容。」
1987年，研究人員首次提出火星上存在冰下湖的說法。自2003年「火星快車」環繞這顆紅色星球運行以來，MARSIS項目組便展開搜尋。他們用了十多年時間收集到足夠數據，說服自己相信這個湖泊的存在。其實，在最初幾年的觀測中，由於「火星快車」機載計算機存在的一些局限，研究小組被迫每次將數百個雷達脈衝進行平均化處理，而後再將數據傳回地球。而這種方式有時會「抹殺」這個冰下湖的反射信號——在某些觀測中，這個亮斑出現，但在某些觀測中則又不可見。
中國有望於2020年首次實現火星探測目標
在這次的新發現中，科學家推測，火星南極冰蓋下穩定的液態水體中，含有高濃度的高氯酸鹽。鹽水可以與基底的泥沙混合形成污泥，或在基岩上形成局部的鹽水池。這樣高濃度的鹽水中，可能會有生命嗎？我們仍然不得而知。根據我在青海看到的大量鹽湖推斷，這些鹽湖中，顯然不可能有魚這樣的大型生物，但一些耐鹽鹼的微生物仍然是可能的。
與地球上的冰蓋一樣，火星極地冰蓋也是經歷了數千萬年才累積起來的。冰蓋的生長和收縮，記錄了火星的氣候變化歷史。這次在冰蓋下面找到液態水體，對將來利用冰蓋解讀火星氣候變化歷史十分關鍵。由於冰蓋底部水的摩擦力降低，將使水的流速增加，從而導致冰蓋移動。火星冰蓋的移動到底是什麼原因導致的，是冰層的變形，還是冰蓋根本就沒有移動？這一問題有待於未來的探測任務來回答。
我國首次火星探測任務將於2020年實施，將在一次任務中同時實現對火星「環繞、著陸、巡視」探測的目標。探測器發射後經過約7個月巡航飛行，被火星捕獲，環繞器環繞火星飛行後與著陸巡視器分離，然後進入任務使命軌道開展對火星全球環繞探測，同時為著陸巡視器開展中繼通訊。著陸巡視器與環繞器分離後進入火星大氣層，經過氣動外形減速、降落傘減速和反推發動機動力減速，最後下降著陸在火星表面。火星車駛離著陸平台後，將對火星的形貌、土壤、環境、大氣等展開巡視探測。中國火星探測工程將使我國在探月工程之後，開展真正意義上的行星探測。
來源 ： AIP Inside Science
責編：曾丹
譯者： 牛樹軍
審稿：苟利軍 國家天文台研究員；鄭永春 科普中國形象大使、中國科學院國家天文台研究員
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