火星上的水表明火星可能仍处于火山活动状态

一项新的研究表明,火星很可能是具有火山活动的。但没有人看到火山活动的直接证据,没有火山爆发或岩浆或类似的东西。相反,证据在水中。

在过去,火星是一个温暖和潮湿的地方。现在,火星上仍然有大量的水,主要是水蒸气和冰。但2018年8月,发表在“科学”杂志上的一项研究显示,在火星南极的固体冰下,有一个20公里宽的液态水湖泊。这项研究的作者认为,水很可能是由于来自上面的压力和溶解盐的含量而保持液态的。

但这项新的研究表明,压力和盐不可能阻止水结冰。只有火山活动才能使它保持足够的温度。具体地说,在过去几百年中形成的岩浆室是防止水结冰的唯一途径。

2018年的研究集中在火星南极的一个地区,称为南极高原(Planum Australe)。来自欧空局火星快车的雷达数据,显示了一个20公里宽的液态水湖泊,他们称之为南极层状矿床(SPLDs)。但这项研究只是提供了显示液态水的地下雷达数据,并表明压力和盐使湖水不会结冰。作者没有对维持液态水所需的条件进行量化。

这项新的研究发表在AGU期刊“地球物理研究快报”上。作者进一步指出,如果南极之下没有岩浆室,那里很可能根本就没有水。

亚利桑那大学月球和行星实验室教授杰克·霍尔特(Jack Holt)说:“那里可能有水,但你必须对此加以解释,这些人很好地说明了需要什么,但盐是不够的。”

亚利桑那大学月球和行星实验室的助理工作科学家、新论文的共同主要作者迈克尔·索里(Michael Sori)说:“不同的人对此可能会有不同的看法,我们真的很感兴趣,看看其他人对此有何反应。”

这项研究的示意图显示在南极层状矿床下有一个岩浆室

围绕火星上的水的争论已经持续了很长时间。我们已经证实了水的存在,但现在争论的焦点是水的数量、地点和形式。这并不完全是关于我们是否能以某种方式利用水执行火星任务。它更多的是关于了解行星是如何形成和演化的。它也是关于生命如何在其他世界生存的问题。

亚利桑那大学月球与行星实验室(Lunar And Planetary Lab)的博士后研究员、这篇新论文的合著者阿里·布拉姆森(Ali Bramson)说,“我们认为,如果有生命存在,它很可能必须在地下免受辐射的影响。如果今天仍然有活跃的岩浆过程,也许它们在过去更为普遍,并可能提供更广泛的基底熔融。这可以为液态水提供一个更有利的环境,因此也可能为生命提供更有利的环境。”

火星和地球都有巨大的极地冰盖。在地球上,液态水在冰盖下持续存在是很常见的。地球是火山活动的,这种热量使地下水不会结冰。2018年的这篇论文将地球冰原和火星冰原,以及它们下面的液态水进行了类比,但没有回答水是如何到达那里的问题。

“我们认为,如果液态水是真的,你首先需要什么样的环境来融化冰,你需要什么样的温度,你需要什么样的地质过程,这是一个很大的空间。因为在正常情况下,天气应该太冷了。“索里说。

首先,布拉姆森、索里和这项新研究的其他作者假设南极下的液态水探测是正确的。然后,他们计算出哪些参数是创造水所必需的。

他们模拟了来自火星的必要的盐含量和必要的热流,来产生所有的水。他们发现单靠盐是不够的。他们认为额外的热量必须来自火星内部,唯一明显的热源就是岩浆室。顺便说一句,洞察号着陆器上的“热流和物理特性”探测器应有助于回答此问题。

火星过去显然是火山活跃的。奥林匹斯山(Olympus Mons)是火星上的一座盾状火山,是太阳系中最大的火山,使地球上的任何火山都相形见绌。事实上,火星上有许多火山。还有塔尔西斯山群(Tharsis Montes),一个由三个盾状火山组成的大家伙,靠近奥林匹斯山。

从火星轨道上看到的火星上奥林匹斯山的照片

在这篇论文中,作者认为,大约30万年前,来自火星内部的岩浆上升到了地表。它没有冲破地表形成另一座火山,而是被困在南极下面的岩浆室里。岩浆室会冷却下来,释放出足够的热量来融化极地冰盖的底部。它在今天仍然存在,慢慢释放热量,防止次表层湖泊结冰。

从地质学的角度来说,30万年前并不算太长。如果早在30万年前就有火山活动,那么今天仍有可能发生火山活动。

布拉姆森说:“这意味着今天火星内部仍有活跃的岩浆房形成,它并不是一个寒冷的、死气沉沉的地方。”

火星勘测轨道飞行器拍摄的火星表面彩色图像。三座火山一条直线的是塔尔西斯山群(Tharsis Montes),其西北方向是奥林匹斯山(Olympus Monons),水手峡谷(Valles Marineris)在东边。

这篇新论文肯定对2018年论文中的研究结果提出了一些限制。对于2018年这篇论文中的发现是否属实,两位作者并没有表态。他们只是研究了极地冰盖下的水需要什么样的物理参数。这样做,增加了辩论,并可能导致进一步的研究。希望,洞察号着陆器的热探测器将帮助我们更清楚地了解整个问题。

亚利桑那大学月球与行星实验室教授杰克·霍尔特说:“我认为进行这种类型的建模和分析是一个很好的主意,因为如果水存在,你就必须对其进行解释,因此它真的是这个难题中的一个关键部分。那里可能有水,但你得解释一下,这些人说出了需要什么,但盐是不够的,他们真的做得很好。”