美國宇航局於2015年9月28日公佈了在“火星表面發現液態水活動”的強有力證據，來自火星勘測軌道飛行器的高分辨率照片顯示，在火星南半球多個撞擊坑附近發現了循環坡線。尤其是在Hale撞擊坑內壁斜坡上出現了長度在100米左右的暗紋，其存在的時間與火星季節變化有很大的聯繫，這是美國宇航局此次公佈火星現有液態水流動的關鍵證據之一。更重要的是，在MRO探測器的光譜數據中，暗紋中也有水分子和鹽結晶體的信號，暗示火星上不僅有液態水，而且還挺鹹。
4億年前的火星
撞擊坑周壁上的暗紋被稱為季節性循環坡線，當火星南半球正值夏季時，這些坡線產生的暗紋就非常明顯。隨著溫度的升高，向下延伸的幅度增加，平均長度達到100米，寬度為2米左右，就像一隻只張開的手指，因此，NASA科學家也形象地稱其為“黑暗手指”。一旦火星南半球的冬季來臨，這些“黑暗手指”開始退卻，長度和寬幅逐漸縮短，正式進入冬季後就完全消失了。從2010年開始，季節性的坡線就開始進入我們的視野，通過MRO探測器上搭載的HiRISE和CRISM這兩大儀器的觀測數據，佐治亞理工學院博士生髮現火星液態水如今仍然存在的直接證據。
於早期發現的火星冰川
“火星上有水”是不爭的事實，問題是水以何種狀態存在。目前，NASA所尋找是的液態水，非固態冰凍的冰物質。這是因為在NASA宣佈發現火星液態水之前，我們只知道地球上有液態水。如果說水以冰的形式存在，那麼，火星極地冰蓋應該很早就被發現了。自從上世紀70年代的海盜系列探測器之後，基本上可以確認火星曾經擁有液態水環境，兩艘海盜號探測器向地球傳回數萬張火星圖像。在火星兩極都有冰物質大量分佈的極冠，火星南極還有近10米厚的永久乾冰（固態二氧化碳）層，北極極冠直徑可以達到1000公里，冰物質分佈非常廣。歐洲空間局的火星快車探測器在2007年時還發現火星南極冰蓋出現融化跡象，雷達數據分析顯示，如果冰蓋的冰層全部融化，能夠把整個火星表面淹沒，而且平均深度為10米以上。
火星北極冰蓋
火星極地冰蓋中還存在一些固態二氧化碳，也就是乾冰。火星快車還發現冰蓋中冰的純度非常高，同時，冰蓋上還有塌陷的痕跡，這說明冰蓋也存在侵蝕現象。除了冰蓋之外，火星表面下方也被認為存在大量冰層。2015年4月，一篇發表在美國《地球物理》期刊上的論文指出，通過火星快車的數據分析，火星地下冰層的可能分佈範圍可以覆蓋南北緯30至50度之間的廣大區域，這些冰層如果融化，也能夠覆蓋整個火星表面，這是在火星中緯度附近發現的地下冰川。因此，火星上的冰物質儲量龐大，不僅在極地冰蓋有，中緯度附近也有大量地下冰層。
火星探測器拍攝到的河谷流水痕跡，最左邊的為火星克里斯平原
於2011年發現疑似液態水流
除了固態冰物質外，NASA更關心的是如今是否存在火星液態水。從上世紀90年代開始，NASA就制定了火星液態水調查計劃。如果把時間軸進一步回撥，海盜系列探測器的軌道器就發現過在火星卡塞谷北側邊緣存在流水跡象，不過這個發現沒有進一步證實。海盜著陸器所降落的克里斯平原擁有古老火星的流水痕跡，是早期火星表面存在液態水的有力證據之一。於1997年入軌的火星全球勘探者任務，是“發現火星液態水”的起點，當時，探測器傳回了火星薩瑞高地牛頓撞擊坑周壁上存在的溝槽，類似NASA在Hale撞擊坑內壁斜坡上發現的“黑暗手指”。NASA的專家推測這與火星季節性地下水的蔓延有關。同時，在凱撒撞擊坑周壁上也有類似的痕跡出現，這與地下冰層融化有一定的關係。
從2001年開始，NASA相繼發射了火星奧德賽任務、“機遇號”和“勇氣號”火星車、火星勘測軌道飛行器以及鳳凰號著陸器，還有造價高達25億美元的“好奇號”火星車等。2008年，“鳳凰號”取得了進一步的發現，在一次加熱火星土壤的實驗中發現了水蒸氣產生的信號，同時，探測器上的攝像頭捕捉到著陸腿上出現液滴。當時，NASA的科學家還沒有確定這是液態水，只是確定是某種液體附著到了著陸腿上。
2008年，“鳳凰號”取得了進一步的發現，在一次加熱火星土壤的實驗中發現了水蒸氣產生的信號，Sol 20（左），Sol 24（右）
自2005年，火星勘測軌道飛行器升空後，火星上的液態水蹤跡開始浮現。2006年3月，探測器進入火星軌道作業。它搭載了HiRISE高分辨率成像科學設備，這是一臺直接0.5米的反射式望遠鏡，分辨率達到0.3米，幾乎可以看清火星表面的所有物體。同時搭載的還有CRISM 小型偵察影像頻譜儀，其功能是紅外與可見光光譜分析，用於確定物質成分。2011年，NASA就已經宣佈拍攝到季節性流動液態水的痕跡，此時正好是火星的夏季，由於火星上一年為兩個地球年，因此這個證實任務持續了近4年之久。通過對兩個火星年的連續觀測，發現多個撞擊坑周壁上存在季節性出現的暗紋，比如Garni撞擊坑、Horowitz撞擊坑以及赤道附近的Coprates峽谷等。
Garni撞擊坑、Horowitz撞擊坑以及赤道附近的Coprates峽谷等多處發現了季節性暗紋
火星液態水丟失之謎
從近20年的火星液態水尋找歷程中可以看出，火星不僅在遠古存在海洋，而且現在還存在季節性出現的液態水。在4億年前，火星上的液態水遍佈全球，尤其是在北半球，火星海洋的深度可達到1000米以上。此時，地球也有海洋存在，於是，太陽系內有兩顆行星存在液態水海洋，既然地球海洋中可以存在生命，科學家相信火星的海洋中也有類似生命存在。
火星海洋存在時的情景
但是，如今的火星已經沒有了海洋，那麼水到哪兒去了？一種說法是隨著火星大氣變薄，水蒸發後逃逸到太空中，另一種可能是海洋中的部分水在兩極保存下來，同時，地下冰層也有部分以冰物質形式存在的液態水。總之，研究火星海洋的失蹤之謎對地球而言至關重要，或許我們能避免讓地球成為下一個火星。
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