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火星发现超大地下湖!-74℃不结冰,这得是多么浓的卤水

Di Pubblicato Agosto 09, 2018
据美国《科学》杂志25日报道,意大利科学家称,他们在火星南极冰盖下方1.5公里处,发现了一个直径约20公里的液态水湖泊(地下湖)。
 
尽管科学家借助雷达数据发现,湖水可能寒冷且充满了盐,这意味着其不太可能成为生命的栖息地。但这无疑增加了科学家对火星发现生命的期许,促使科学家继续探索其他可能更适合居住的埋藏水层。
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▲资料图片: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。(欧洲航天局)

英国《自然》杂志网站则在25日的报道中指出,如果最新发现获得证实,那么,这将是科学家在这颗红色星球上发现的首个液态湖。最新发现也将成为人类探索火星上是否存在生命过程中的里程碑。

火星高级雷达立大功

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罗伯托·奥罗塞伊说:“我们错失了在我们眼皮地底下发生的事情。”

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▲火星南极高原,图中黑框部分为研究区域。(《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。奥罗塞伊说,虽然团队无法测量水层的厚度,但它不仅仅是一层薄膜。

仍未盖棺论定

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▲火星快车号(Mars Express)探测器在极地冰冠附近探测到了地下湖的存在

但并非MARSIS团队中的每个人都相信这一点。美国国家航空航天局(NASA)喷气推进实验室、另一位MARSIS学术带头人杰弗里·普拉特说:“我会说这种解释似乎是合情合理的,但这并非完美无缺。”普拉特也非这项研究的作者。

毕竟,要解释火星南极存在水并不容易。在地球的极地地区,上覆冰层的压力降低了它的熔点,地热从下面使其变暖,从而形成冰下湖泊。但从火星的地质上已经死亡的内部流出的热量很少,而在火星的弱引力下,1.5公里冰的重量并没有使熔点降低太多。奥罗塞伊怀疑盐、尤其是在火星土壤中发现的高氯酸盐,可能正在降低冰的熔点,“它们是首要嫌疑人。”

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▲火星高级高原的雷达成像(左图)证实,在1.5千米的冰盖(右图)之下,有液态水湖泊(中图的蓝点)存在。(来源:Context map: NASA and Viking; THEMIS background: NASA, JPL-Caltech and Arizona State University; MARSIS data: ESA, NASA, JPL, ASI and Univ. Rome; R. Orosei et al 2018)

美国西南研究所的地球物理学家大卫·斯蒂尔曼并没有参与最新研究,他说,高浓度的盐和零下几十度以下的温度对任何试图生活在那里的微生物来说都不是好兆头。“如果火星生命与地球生命一样,那里太冷也太咸。”但他说,研究人员会想要寻找冰下的其他湖泊并找出它们是否相连,以及它们是否指向更深的地下水位。

澎湃新闻报道称,这个地下大湖没有结冰,一定含有大量的盐分。用中国科学院国家天文台研究员郑永春的话说:“零下74度都不会结冰的水,该是多么浓的卤水啊。”要知道,海水在零下2度时就会结冰。

巴黎—萨克莱大学的瓦莱丽·西亚雷蒂则认为,湖泊可能会出现在更低、更温暖的纬度,这是更适合火星微生物生存的地方。该大学正在为将于2020年发射的欧洲“火星太空生物”(ExoMars)火星漫游车开发雷达仪器。她说:“如果能在极地冰盖以外的深处发现水,将是大大的发现。”

如获证实将翻开火星探索新篇章

据《自然》杂志官网报道,研究人员称,如果进一步的研究证实湖泊的存在,那么,将开辟调查火星的新途径。研究人员已经钻探了地球上的冰下湖泊并对水进行了取样以寻找微生物的“蛛丝马迹”。

也有科学家正在研发技术以到达木星的卫星木卫二上深藏的海洋。目前还没有针对火星的钻冰任务,但最新发现可能会改变科学家对探索这颗红色星球的思路。

英国伦敦帝国理工学院的地球物理学家马丁·西格特是试图钻入南极洲西部埃尔斯沃思湖的一个财团的负责人,他表示,火星上新发现的这个湖类似于位于格陵兰岛和南极洲几公里冰层之下相互连接的水池,但在火星上形成深湖的过程可能会有所不同,“这将开辟出一个非常有趣的火星科学研究领域。”

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