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火星可能有一个液态水湖

火星轨道器探测到火星南部冰盖下隐藏着一个巨大的液态水湖。在此之前,火星上曾有过关于水含量极低且短暂的说法。但如果得到证实,这个湖标志着首次发现了这种液体的长期贮藏。

印第安纳州西拉斐特普渡大学的行星科学家布里奥尼·哈根说:“这可能是一件大事,这是今天火星上可能存在生命的另一种栖息地。”

位于意大利博洛尼亚的国家天体物理研究所的行星科学家Roberto Orosei和他的同事们于7月25日在《科学》杂志网络版上发表了一篇论文,报告说这个湖直径约20公里,但水被埋在1.5公里厚的固态冰下。

Orosei和他的同事们结合了欧洲航天局火星快车探测器三年多的观测结果,发现了这个湖。火星探测器的MARSIS仪器,代表火星地下和电离层探测的高级雷达,将雷达波对准火星,以探测其表面之下。

当这些波浪穿过冰层时,它们会被嵌入冰川中的不同材料反射回来。反射的亮度告诉科学家反射的物质——液态水比冰或岩石反射的光线更亮。

结合从2012年5月到2015年12月的29次雷达观测,MARSIS发现了火星南极附近冰层上的一个亮点,周围的反射区域要少得多。Orosei和他的同事们考虑了对这一亮点的其他解释,例如,雷达在表层二氧化碳冰的假想层上反射,但他们认为,这些选择要么不会产生同样的雷达信号,要么是太做作了,不太可能发生。

这就留下了一个选择:一个液态水湖。在南极洲和格陵兰岛的冰层下也发现了类似的湖泊。

“在地球上,没有人会对得出这是水的结论感到惊讶,”Orosei说。“但在火星上证明同样的情况要复杂得多。”

湖可能不是纯净水——冰盖底部的温度是摄氏-68°左右,和纯水会冻结在那里,甚至有那么多冰的压力下。但是大量的盐溶解在水中可以降低冰点。在火星的其他地方也发现了钠盐、镁盐和钙盐,这可能有助于保持湖水的液态。Horgan说,这个水池也可能比水更泥泞,但仍然可能是一个适宜居住的环境。

此前,科学家们已经在火星土壤下发现了大量的固态水冰。也有迹象表明液态水沿着岩壁流动(SN: 10/31/15,第17页),但这些可能是微小的干雪崩。2008年,“凤凰号”着陆器在靠近北极的地方看到了看似凝固的水滴,但这些水可能是着陆器自己融化的。

美国宇航局行星保护官员丽莎·普拉特(Lisa Pratt)表示:“如果这个湖泊得到证实,这将大大改变我们对目前火星宜居性的认识。”

Orosei说,尽管新发现的湖泊的深度尚不清楚,但它的体积仍然使以前火星上液态水的迹象相形见绌。这个湖至少要有10厘米深,玛西斯才会注意到。这意味着它可能包含至少100亿升的液态水。

“那太大了,”Horgan说。“当我们谈到其他地方的水时,它是点点滴滴的。”

火星上的冰下湖泊最早是在1987年提出的,自2003年火星快车号开始围绕这颗红色行星运行以来,火星探测小组一直在进行搜索。这个团队花了十多年的时间才收集到足够的数据,让自己相信这个湖是真的。

在最初几年的观测中,航天器机载计算机的限制迫使研究小组在将数据送回地球之前平均收集数百个雷达脉冲。Orosei说,这种策略有时会抵消湖的反射,在一些轨道上,亮点是可见的,而在另一些轨道上则不是。

在2010年代早期,研究小组转向了一种新的技术,这种技术可以让他们存储数据,并以更慢的速度将数据送回地球。然后在2015年8月,也就是观测活动结束前几个月,这项实验的首席研究员,罗马大学的乔瓦尼·皮卡迪意外死亡。

“这是令人难以置信的悲伤,”Orosei说。“我们有所有的数据,但我们没有领导力。球队陷入混乱。

位于科罗拉多州莱克伍德的行星科学研究所的行星科学家艾萨克·史密斯说,最终发现这个湖是“毅力和长寿的证明”,“在其他人放弃寻找很久之后,这个团队还在继续寻找。”

史密斯说,但仍有怀疑的空间。他在美国国家航空航天局的火星侦察轨道器上进行另一项雷达试验,没有发现湖的迹象,甚至在CT扫描类似于两极的3d图像中也没有发现。可能是MRO的雷达以另一种方式散射了冰,也可能是它使用的波长没有深入到冰的深处。MRO团队将再次观察,并尝试从MARSIS数据中创建一个3d视图。他说,有一个特定的目标点是有帮助的。

史密斯说:“我预计会有争论。“他们已经做了家庭作业。这篇论文写得很好。但我们应该做更多的后续工作。

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