還不攢錢買票？火星發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)達(dá)20公里液態(tài)湖泊
?火星快車正在探索火星。Credits: ESA, INAF. Graphic rendering by Davide Coero Borga – Media INAF
撰文 | 鞠 強(qiáng)、金莊維
責(zé)編 | 呂浩然
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火星上是否有水？火星上是否有生命？火星能否作為人類移居地外的目的地？一直以來，科學(xué)家研究火星的一個(gè)主線就是“找水”。
此前，機(jī)遇號(hào)和好奇號(hào)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)火星在數(shù)十億前存在水的證據(jù)。但是，相比“曾經(jīng)”有水，我們更關(guān)心的是火星上現(xiàn)在有沒有水?？茖W(xué)家曾在火星南北極發(fā)現(xiàn)了巨大的冰蓋，也在火星表面發(fā)現(xiàn)過少量液態(tài)鹵水，但是火星上是否存在大量的液態(tài)水卻一直是個(gè)謎。
2018年7月25日，由意大利多家研究機(jī)構(gòu)組成的團(tuán)隊(duì)利用雷達(dá)探測(cè)火星極地的冰蓋后發(fā)現(xiàn)，在火星表面以下1.5公里深處，存在著一個(gè)液態(tài)湖泊，跨度長(zhǎng)達(dá)20公里。該研究在2018年7月25日發(fā)表于《科學(xué)》雜志。
研究者使用了歐洲空間局的“火星快車”（Mars Express）對(duì)火星南極地區(qū)的冰層進(jìn)行研究。火星快車于2003年發(fā)射升空，上面搭載的雷達(dá)（MARSIS）可以對(duì)火星的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀測(cè)——MARSIS發(fā)送的雷達(dá)脈沖可穿透火星的表面和冰蓋，并對(duì)這些無線電波的傳播及反射進(jìn)行監(jiān)測(cè)，而脈沖的反射特征能為火星表面以下的情況提供信息。
這次發(fā)布論文的研究小組使用的就是探測(cè)器在2012年5月到2015年12月之間獲得的數(shù)據(jù)。在這段時(shí)間里，火星快車對(duì)一個(gè)名叫“南極高原”（Planum Australe，它位于火星南部的冰蓋中）的區(qū)域進(jìn)行了29次觀測(cè)。此前的數(shù)據(jù)并未顯示出該區(qū)域擁有任何不尋常的地形特征。
?火星快車工作示意圖。圖片來源：ESA
根據(jù)雷達(dá)探測(cè)的結(jié)果，科學(xué)家認(rèn)為這個(gè)地下水域的溫度很低，最高不會(huì)超過-10℃。純水在這樣的溫度下會(huì)結(jié)冰，而如果水中含有鹽分，水的凝固點(diǎn)就會(huì)降低，最低可以達(dá)到-74攝氏度。科學(xué)家認(rèn)為，這個(gè)水區(qū)中會(huì)含有在火星表面發(fā)現(xiàn)的鈉、鎂和鈣，溫度大約在-10℃到-20℃之間。
?左圖：此次研究的目標(biāo)區(qū)域；中圖：亮度最高的藍(lán)色區(qū)域?yàn)榇嬖诘叵潞吹膮^(qū)域，其中每一條線代表一次探測(cè)雷達(dá)掃過的區(qū)域；右圖：火星地表下1.5千米處的藍(lán)色區(qū)域?yàn)橐伤拼嬖诤吹膮^(qū)域（圖片來源：ESA）
火星極蓋下存在可能的液態(tài)水無疑是一個(gè)令人激動(dòng)的重要發(fā)現(xiàn)。而且，更令科學(xué)家期待的是，這樣的湖泊也許不止一個(gè)，因?yàn)榭茖W(xué)家在其他地區(qū)也發(fā)現(xiàn)了類似的高亮區(qū)域。科學(xué)家因此猜測(cè)，也許火星南極地區(qū)地表下存在類似地球上的南極洲冰蓋下的湖泊系統(tǒng)。
當(dāng)務(wù)之急是證明這次發(fā)現(xiàn)的火星地下湖泊真的存在。目前，除了歐洲空間局的火星快車外，NASA的火星勘測(cè)軌道器（MRO）也在對(duì)火星進(jìn)行研究。但是，MRO上搭載的雷達(dá)SHARAD卻沒有發(fā)現(xiàn)類似的信號(hào)。目前來看，這主要是由于兩臺(tái)雷達(dá)工作的波段不同。因此，MRO暫時(shí)無法證實(shí)這篇論文的結(jié)論，當(dāng)然也無法否定。中國(guó)將于2020年實(shí)施的火星探測(cè)計(jì)劃中攜帶的雷達(dá)的工作波段介于以上二者之間，因此有望獲得確認(rèn)這一發(fā)現(xiàn)的關(guān)鍵證據(jù)。
如果最終被證明是真的存在的話，那就會(huì)提出一個(gè)更令人期待的問題，就是這個(gè)地下湖泊是否適合生命存在。目前來看，雖然這里的環(huán)境看起來對(duì)生命不太友好，但是并非一定不可能。今年4月，一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)就在Science Advances上發(fā)表論文，宣布他們?cè)谝粋€(gè)位于加拿大的北極地區(qū)的地下鹽湖中存在微生物。寒冷，地下，鹽湖，這些特征與此次發(fā)現(xiàn)的非常相似。
研究人員表示，為了證實(shí)這一發(fā)現(xiàn)，他們需要讓一個(gè)機(jī)器人到達(dá)湖泊的位置，鉆透1.5公里的冰層。但現(xiàn)有技術(shù)還無法完成這項(xiàng)任務(wù)。
知識(shí)分子小黑板
火星是太陽系中與地球環(huán)境最相似的星球，因此，也被認(rèn)為是最有可能存在地外生命的星球。了解火星的土壤、環(huán)境、大氣，以及是否有水的存在，對(duì)于研究生命起源，研究人類自身和地球所處的環(huán)境有著非常重要的意義。
參考資料：
1.R. Orosei et al., Science 10.1126/science.aar7268 (2018)
2.https://www.theatlantic.com/science/archive/2018/07/lake-mars-water/565988/
3.https://www.eurekalert.org/pub_releases/2018-07/aaft-hro072318.php
4.https://www.popularmechanics.com/space/moon-mars/a22541370/underground-lake-liquid-water-mars/
