科技日報記者 劉霞
據美國《科學》雜誌25日報導，意大利科學家稱，他們在火星南極冰蓋下方1.5公里處，發現了一個直徑約20公里的液態水湖泊（地下湖）。
儘管科學家借助雷達數據發現，湖水可能寒冷且充滿了鹽，這意味著其不太可能成為生命的棲息地。但這無疑增加了科學家對火星發現生命的期許，促使科學家繼續探索其他可能更適合居住的埋藏水層。
2015年2月25日，歐洲航天局2015年2月25日觀測到的火星南極冰蓋。“火星快車”的觀測首次表明，在南極冰蓋下隱藏著一片由液態水組成的湖泊。（來源：歐洲航天局）
英國《自然》雜誌網站則在25日的報導中指出，如果最新發現獲得證實，那麽，這將是科學家在這顆紅色星球上發現的首個液態湖。最新發現也將成為人類探索火星上是否存在生命過程中的裡程碑。
火星高級雷達立大功
沙丘是火星上最普遍的特徵之一，並且為周圍地形的沉積歷史提供了線索
人們認為，數十億年前，曾有水流過火星表面，那時，火星的大氣層更厚且更溫暖，河道交錯，溝壑縱橫。但如今，低氣壓意味著任何地表水都會沸騰，“存活”下來的水存在於極地冰蓋和地下冰沉積物內。為了更好地發現液態水的證據，科學家征用了“用於探測地下和電離層的火星高級雷達”（MARSIS）。
MARSIS是2003年歐洲航天局發射的“火星特快”（Mars Express）號軌道器上的一款設備，MARSIS會向火星發射無線電波脈衝並偵聽反射，有些無線電波會從火星表面彈回，但其他則會滲透表面之下3公里深處並能夠被埋藏層內的明顯過渡（比如從冰塊到岩石）反射回來。
火星特快號火星探測器
“火星特快”號任務開始幾年後，MARSIS的科學家開始在南極冰蓋下看到小而明亮的回波。這些回波如此明亮，以至於反射信號表明，冰層下面不僅存在岩石，而且還存在液態水。然而，研究人員懷疑信號是否真實，因為信號出現在一些回波中，而其他則沒有。
後來，該團隊意識到航天器的電腦正在進行像素上的平均以減小大型數據流的大小，而且，在此過程中，異常的明亮也被消除了。MARSIS首席研究員、意大利國家天體物理研究所羅伯托·奧羅塞伊說：“我們錯失了在我們眼皮地底下發生的事情。”
火星南極高原，圖中黑框部分為研究區域。來源：《科學》雜誌官網
為了繞過這個問題，該團隊在“火星特快”號上調用了一個記憶體芯片，用於信號短暫通過有趣區域的過程中存儲原始數據。在2012年至2015年期間，航天器證實，在29次通過南極區域的過程中，存在明亮的反射。奧羅塞伊及其同事報告說，最亮區域距離南極偏離9攝氏度的地方，位於冰下1.5公里處，寬約20公里。
但僅憑雷達亮度不足以證明這種情況由液態水造成。另一條線索來自反射材料的介電常數（材料在電場中儲存能量的能力）。水的介電常數高於岩石和冰。計算介電常數需要知道某塊地方反射的信號功率，而這只能由研究人員估算出來。但他們發現亮斑處的介電常數高於火星上任何其他地方且與地球上的冰下湖泊相當。奧羅塞伊說，雖然團隊無法測量水層的厚度，但它不僅僅是一層薄膜。
仍未蓋棺論定
火星快車號(Mars Express)探測器在極地冰冠附近探測到了地下湖的存在
但並非MARSIS團隊中的每個人都相信這一點。美國國家航空航天局（NASA）噴氣推進實驗室、另一位MARSIS學術帶頭人傑弗裡·普拉特說：“我會說這種解釋似乎是合情合理的，但這並非完美無缺。”普拉特也非這項研究的作者。
畢竟，要解釋火星南極存在水並不容易。在地球的極地地區，上覆冰層的壓力降低了它的熔點，地熱從下面使其變暖，從而形成冰下湖泊。但從火星的地質上已經死亡的內部流出的熱量很少，而在火星的弱引力下，1.5公里冰的重量並沒有使熔點降低太多。奧羅塞伊懷疑鹽、尤其是在火星土壤中發現的高氯酸鹽，可能正在降低冰的熔點，“它們是首要嫌疑人。”
火星高級高原的雷達成像（左圖）證實，在1.5千米的冰蓋（右圖）之下，有液態水湖泊（中圖的藍點）存在。（來源：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）
美國西南研究所的地球物理學家大衛·斯蒂爾曼並沒有參與最新研究，他說，高濃度的鹽和零下幾十度以下的溫度對任何試圖生活在那裡的微生物來說都不是好兆頭。“如果火星生命與地球生命一樣，那裡太冷也太鹹。”但他說，研究人員會想要尋找冰下的其他湖泊並找出它們是否相連，以及它們是否指向更深的地下水位。
澎湃新聞報導稱，這個地下大湖沒有結冰，一定含有大量的鹽分。用中國科學院國家天文台研究員鄭永春的話說：“零下74度都不會結冰的水，該是多麽濃的鹵水啊。”要知道，海水在零下2度時就會結冰。
巴黎—薩克萊大學的瓦萊麗·西亞雷蒂則認為，湖泊可能會出現在更低、更溫暖的緯度，這是更適合火星微生物生存的地方。該大學正在為將於2020年發射的歐洲“火星太空生物”（ExoMars）火星漫遊車開發雷達儀器。她說：“如果能在極地冰蓋以外的深處發現水，將是大大的發現。”
如獲證實
將翻開火星探索新篇章
據《自然》雜誌官網報導，研究人員稱，如果進一步的研究證實湖泊的存在，那麽，將開辟調查火星的新途徑。研究人員已經鑽探了地球上的冰下湖泊並對水進行了取樣以尋找微生物的“蛛絲馬跡”。
也有科學家正在研發技術以到達木星的衛星木衛二上深藏的海洋。目前還沒有針對火星的鑽冰任務，但最新發現可能會改變科學家對探索這顆紅色星球的思路。
英國倫敦帝國理工學院的地球物理學家馬丁·西格特是試圖鑽入南極洲西部埃爾斯沃思湖的一個財團的負責人，他表示，火星上新發現的這個湖類似於位於格陵蘭島和南極洲幾公里冰層之下相互連接的水池，但在火星上形成深湖的過程可能會有所不同，“這將開辟出一個非常有趣的火星科學研究領域。”
來源：科技日報
編輯：劉義陽
審核：王小龍
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