火星上真的有水!“火星特快”探测到直径20千米的液态水湖泊

人类一直都在探索

火星上到底有没有生命存在?

最近,科学家们在火星上发现了

巨大的地下蓄水层

这增加了火星上存在生命的期望

2015年2月25日,欧洲航天局2015年2月25日观测到的火星南极冰盖。“火星快车”的观测首次表明,在南极冰盖下隐藏着一片由液态水组成的湖泊。(来源:欧洲航天局)

美国《科学》杂志25日刊登了一项重要发现:科学家首次发现,火星南极冰盖下面存在直径约20公里的液态水湖泊(地下湖)。一旦最终得到确认,它将成为人类在火星发现的首个液态湖。

尽管高盐度让这个直径达20千米的湖泊很难成为常见生命的摇篮,但这无疑是火星探索旅程中的重大突破,也为进一步的火星生命搜寻提供重要线索

谁发现了液态水湖?

人们认为,数十亿年前,曾有水流过火星表面,那时,火星的大气层更厚且更温暖,河道交错,沟壑纵横。但如今,低气压意味着任何地表水都会沸腾,“存活”下来的水存在于极地冰盖和地下冰沉积物内。为了更好地发现液态水的证据,科学家征用了“用于探测地下和电离层的火星高级雷达”(MARSIS)。

MARSIS是2003年欧洲航天局发射的“火星特快”(Mars Express)号轨道器上的一款设备,MARSIS会向火星发射无线电波脉冲并侦听反射,有些无线电波会从火星表面弹回,但其他则会渗透表面之下3公里深处并能够被埋藏层内的明显过渡(比如从冰块到岩石)反射回来。

火星特快号火星探测器

“火星特快”号任务开始几年后,MARSIS的科学家开始在南极冰盖下看到小而明亮的回波。这些回波如此明亮,以至于反射信号表明,冰层下面不仅存在岩石,而且还存在液态水。然而,研究人员怀疑信号是否真实,因为信号出现在一些回波中,而其他则没有。

后来,该团队意识到航天器的计算机正在进行像素上的平均以减小大型数据流的大小,而且,在此过程中,异常的明亮也被消除了。MARSIS首席研究员、意大利国家天体物理研究所Roberto Orosei说:“我们错失了在我们眼皮地底下发生的事情。”

火星南极高原,图中黑框部分为研究区域。来源:《科学》杂志官网

为了绕过这个问题,该团队在“火星特快”号上调用了一个内存芯片,用于信号短暂通过有趣区域的过程中存储原始数据。在2012年至2015年期间,航天器证实,在29次通过南极区域的过程中,存在明亮的反射。奥罗塞伊及其同事报告说,最亮区域距离南极偏离9摄氏度的地方,位于冰下1.5公里处,宽约20公里。

但仅凭雷达亮度不足以证明这种情况由液态水造成。另一条线索来自反射材料的介电常数(材料在电场中储存能量的能力)。水的介电常数高于岩石和冰。计算介电常数需要知道某块地方反射的信号功率,而这只能由研究人员估算出来。但他们发现亮斑处的介电常数高于火星上任何其他地方且与地球上的冰下湖泊相当。Roberto Orosei说,虽然团队无法测量水层的厚度,但它不仅仅是一层薄膜。

发现了液态水湖意味着什么?

水是生命之源,大量的水极有可能孕育生命

大洋底部的火山口温度极高、几乎没有氧气,但依然有生物广泛存在于周边(图自:NASA Science)

火星南极极冠附近长期处于酷寒状态,绝大部分是二氧化碳干冰,地下湖所在的位置温度也低至-60度左右,没有结冰、很高的导电率说明水中富含各种盐类,是高浓度卤水。

按照此前的研究,火星上高氯酸盐并不罕见,那么这个水湖中很有可能溶解了大量的高氯酸盐,而中学知识告诉我们,

加热氯酸钾就能产生氧气。同时,水本身是一种优秀的能量转换介质,电解(例如使用太阳能和核能)产生氢和氧都是人类所亟需的,氧气可用于呼吸,液氧液氢也是重要的火箭燃料。

液态水、仅仅极冠之下1.5千米深,这意味着利用起来难度并不大,同时还有一个重点:这只是发现的第一个。

“火星特快”(Mars Express)探测器在极地冰冠附近探测到了地下湖的存在