火星上的“湖泊”是怎么發(fā)現(xiàn)的？

蔡文清

近日，著名科學(xué)期刊《科學(xué)》拋出了火星研究的新發(fā)現(xiàn)——火星南極冰蓋下發(fā)現(xiàn)了液態(tài)水體。

《科學(xué)》雜志稱，利用衛(wèi)星觀察火星南極的塵土和冰層，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了一條12英里寬的咸水帶，這是一個大型且穩(wěn)定的水域，類似于地球南極冰蓋下面的湖泊。

根據(jù)《科學(xué)》雜志上的研究內(nèi)容，最新發(fā)現(xiàn)的這個湖大約有20公里寬，在一個巨大的極地冰川下，位于火星表面下1.5公里處，其非常冷，里面充滿了鹽和其他礦物質(zhì)混合物。

這個地下湖是被意大利天文學(xué)家團(tuán)隊(duì)首先探測到的，他們使用的是火星快車號探測器，該探測器在2012年5月至2015年12月期間對這顆火星的南極極冠進(jìn)行了勘測。

作為地球的鄰星，火星與地球存在多項(xiàng)相似之處，將有可能在未來接替地球的位置成為人類的居住之所。然而移居火星仍有多項(xiàng)問題未能得到解決，如何獲得氧氣和液態(tài)水是其中最為關(guān)鍵的內(nèi)容。

火星上的大氣層十分稀薄，連二氧化碳都十分稀少，這對于地球賴以氧氣生存的生命是一個極大的問題;但是有科學(xué)家稱，地球生命從開始到現(xiàn)在，講究的就是一個優(yōu)勝劣汰，無法適應(yīng)環(huán)境的生命早已消失在歷史長河，如今剩存的都是擁有著極強(qiáng)適應(yīng)能力的生命。因此盡管火星上存在的氧氣十分稀少，但在遠(yuǎn)古地球第一批生命中，就是厭氧生命（不需要氧氣就能生存的生命），只是后來根據(jù)地球的氣體變化，地球生命才逐漸發(fā)生改變。由此可以得出，即使火星上沒有氧氣，擁有極強(qiáng)適應(yīng)能力的地球生命依舊可以生存。

但水的問題如何解決？科學(xué)家認(rèn)為，數(shù)十億年前、當(dāng)火星大氣比如今更稠密、更溫暖時，火星表面一度有過液態(tài)水流動，雕琢出的水徑溝渠至今可見。但如今的火星大氣壓過低，因此火星表面的水均會蒸發(fā)殆盡。不過在極地冰蓋和次表層積冰中，水仍能以冰的形式存留下來。2003年發(fā)射的歐空局“火星快車號”軌道探測器上搭載的“火星次表層和電離層探測先進(jìn)雷達(dá)”對部分積冰進(jìn)行了測繪。

在這項(xiàng)任務(wù)開展幾年后，MARSIS任務(wù)的科學(xué)家們開始在火星南極冰蓋下觀察到又小又明亮的反射現(xiàn)象，且亮度頗高，說明冰層下方不僅是巖石、還有液態(tài)水。但研究人員對這一信號的真實(shí)性有所懷疑，因?yàn)樵谟行┸壍缆窂缴夏苡^察到、有些則觀察不到。

為解決這一問題，該團(tuán)隊(duì)在“火星快車號”探測器上安裝了一枚記憶芯片，用于存儲探測器飛過關(guān)鍵地區(qū)時、短短時間內(nèi)收集的原始數(shù)據(jù)。在2012至2015年間，這一探測器從火星南極上方飛越了29次，最終證實(shí)了這些明亮反射塊的存在。其中最明亮的一塊位于南緯9度、冰層下方1.5公里處，直徑約20公里。

光有雷達(dá)亮度還不足以證明它們是由液態(tài)水反射的。另一條線索為反射材料的電容率，即在電場中儲存能量的能力。水的電容率高于巖石和冰。要想計(jì)算出電容率，就要知道由這些明亮的斑塊反射回來的信號強(qiáng)度，但研究人員并不知道確切數(shù)值，只能估算。不過他們發(fā)現(xiàn)，這些板塊的電容率的確比火星其它地方都要高，并且與地球上的冰下湖泊相似。

火星上真的存在液態(tài)水？事實(shí)上要解釋火星南極的水從何而來并非易事。在地球的極地地區(qū)，上方冰層所受的壓力使其熔點(diǎn)降低，再加上地?zé)釓南路竭M(jìn)行加熱，導(dǎo)致冰層融化、形成冰下湖泊。但火星內(nèi)核缺乏活躍的地質(zhì)活動，幾乎不會產(chǎn)生地?zé)帷Ｔ偌由匣鹦侵亓ξ⑷酰?.5公里厚的冰層不會使熔點(diǎn)下降太多，不過有科學(xué)家認(rèn)為，湖中所含的鹽分尤其是此前在火星土壤中發(fā)現(xiàn)的高氯酸鹽，也許可以降低冰層熔點(diǎn)。

不過科學(xué)家也沒有氣餒，他們繼續(xù)對其它冰層下的湖泊展開搜尋，看看這些湖泊是否聯(lián)結(jié)在一起，在緯度更低、溫度更高的地區(qū)，或許也能發(fā)現(xiàn)湖泊，而這些地區(qū)更適宜火星微生物存活。

探索還在繼續(xù)，未來值得期許。

（李卓薦自《讀報參考》）