火星上的水:三个埋藏湖泊的发现引起科学家们的兴趣

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火星上的水:三个埋藏湖泊的发现引起科学家们的兴趣

长期以来,科学家们一直认为火星表面下可能存在学分:Steve Lee,大学。Colorado/Jim Bell,康奈尔大学/Mike Wolff,SSI/NASA

两年前,行星科学家报告在火星南极冰层下发现了一个大型咸水湖,这一发现引起了人们的兴奋和怀疑。现在,研究人员已经证实了该湖的存在——并发现了另外三个。

这一发现于 9 月 28 日在《自然天文学1》中报道,是利用欧洲航天局的火星轨道航天器(称为火星快车)的雷达数据得出的。此前,2018年在同一地区发现了一个地下湖——如果得到证实,这将是这颗红色星球上首次发现的液态水体,并且可能是生命的栖息地。但这一发现仅基于 2012 年至 2015 年的 29 次观察,许多研究人员表示他们需要更多证据来支持这一说法。最新研究使用了更广泛的数据集,包括 2012 年至 2019 年的 134 次观察。

“我们发现了相同的水体,但我们还在主要水体周围发现了另外三个水体,”罗马大学的行星科学家 Elena Pettinelli 说,她是该论文的合著者之一。“这是一个复杂的系统。”

该团队在火星快车上使用了一种名为“用于地下和电离层探测的火星高级雷达”(MARSIS)的雷达仪器来探测火星的南极地区。MARSIS 发出的无线电波会从行星表面和地下的物质层反弹。信号反射回来的方式表明存在于特定位置的材料种类——例如岩石、冰或水。类似的方法用于识别地球上的地下冰川湖。该团队发现了一些高反射率区域,他们说这些区域表明液态水体被困在一公里多的火星冰层下。

这些湖泊分布在约 75,000 平方公里的土地上——面积约为德国的五分之一。最大的中央湖宽 30 公里,周围环绕着 3 个较小的湖,每个湖宽几公里。

咸水湖

在火星表面,由于行星缺乏大量大气而导致的低压使得液态水成为不可能。但科学家们长期以来一直认为火星表面下可能存在水,这可能是数十亿年前地球曾经拥有海洋和湖泊时的残余物。如果存在这样的水库,它们可能是火星生命的潜在栖息地。在地球上,生命能够在南极洲等地的冰下湖泊中生存。

但是存在的盐量可能会带来问题。人们认为,火星上的任何地下湖都必须具有相当高的盐含量才能使水保持液态。尽管在地表以下这么远的地方,火星内部可能会产生少量热量,但仅凭这一点还不足以将冰融化成水。“从热量的角度来看,它必须是咸的,”佩蒂内利说。

蒙大拿州立大学环境科学家约翰·普里斯库 (John Priscu) 表示,盐含量约为海水 5 倍的湖泊可以维持生命,但随着浓度接近海水的 20 倍,生命不再存在。博兹曼。

“在南极洲的这些咸水池中没有多少活跃的生命,”Priscu 说,他的团队研究冰冷环境中的微生物学。“他们只是腌制的。[在火星上]可能就是这种情况。”

激烈的辩论

火星湖泊本身的存在也仍然存在争议。在 2018 年发现之后,研究人员提出了一些担忧,例如缺乏足够的热源将冰变成水。而且,尽管最新发现支持 2018 年的观测并涉及更多数据,但并非所有人都相信所确定的区域是液态水。

“如果明亮的物质真的是液态水,我认为它更有可能代表某种雪泥或淤泥,”印第安纳州西拉斐特普渡大学的行星地球物理学家 Mike Sori 说。

位于图森的亚利桑那大学的行星科学家杰克霍尔特说,尽管他认为最新的数据很好,但他对解释并不确定。“我不认为有湖泊,”霍尔特说,他是美国宇航局火星勘测轨道器上火星浅雷达探测仪 (SHARAD) 科学团队的成员。“即使在冰盖下,也没有足够的热流来支撑这里的盐水。”

正在前往火星的中国任务可能会提供一种方法来检查这些说法。天问一号任务将于 2021 年 2 月进入轨道,除了在表面部署漫游车外,该轨道器还将携带一套科学仪器。其中包括可用于进行类似观测的雷达设备。“它的功能类似于 MARSIS 和 SHARAD,”澳大利亚布里斯班昆士兰科技大学的 David Flannery 说。

就目前而言,这些湖泊是火星潮湿过去的残余的前景仍然是一个令人兴奋的可能性。“火星上可能有很多水,”佩蒂内利说。“如果有水,就有生命的可能。”

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