火星上的水：發現了三個埋在地下的湖泊

2020-09-30 生命科學前沿



2年前，行星科學家報告說，在火星南極的冰底下發現了一個大型鹹水湖，這一發現引起了人們的興奮和懷疑。現在，研究人員說，他們已經證實了該湖的存在，並發現了另外三個。

這項發現是9月28日在《自然天文學1》上報導的，它是使用歐洲航天局（ESA）繞火星快車（Mars Express）太空飛行器運行的雷達數據進行的。在此之前，2018年在同一地區發現了一個地下湖-如果得到證實，它將是紅色星球上有史以來第一個發現的液態水，並且可能是生命的棲息地。但是，這一發現僅基於2012年至2015年的29項觀察結果，許多研究人員表示，他們需要更多的證據來支持這一說法。最新研究使用了更廣泛的數據集，包括2012年至2019年之間的134個觀測值。

羅馬大學的行星科學家埃琳娜·佩蒂內內裡（Elena Pettinelli）說：「我們確定了相同的水體，但在主要水體附近還發現了另外三個水體。」 「這是一個複雜的系統。」

該團隊在火星快車上使用了一種稱為「火星地下和電離層探測先進雷達」（MARSIS）的雷達儀器來探測地球的南極地區。MARSIS發出無線電波，使地球​表面和地下的物質層反彈。信號被反射回來的方式表明存在於特定位置的材料的種類-例如，巖石，冰或水。一種類似的方法用於識別地球上的地下冰川湖。研究小組發現了一些高反射率區域，他們說這表明液態水被困在超過一公裡的火星冰中。

湖泊面積約75,000平方公裡，面積約為德國的五分之一。最大的中央湖泊跨度30公裡，被三個較小的湖泊圍繞，每個湖泊都只有幾公裡寬。

鹹湖

在火星表面，由於行星缺乏堅固的大氣層而導致的低壓使得不可能有液態水。但是科學家長期以來一直認為，火星表面可能會積水，這也許是數十億年前地球曾經擁有海洋和湖泊時的殘餘。如果存在這樣的水庫，它們可能是火星生命的潛在棲息地。在地球上，生命能夠在南極洲等地的冰川湖中生存。

但是存在的鹽量可能會帶來問題。人們認為，火星上的任何地下湖泊必須具有相當高的含鹽量，水才能保持液態。儘管這遠低於地表，火星內部可能會散發少量熱量，但僅此一項還不足以將冰融化為水。「從熱的角度來看，它必須是鹹的，」 Pettinelli說。

蒙大拿州立大學環境科學家約翰·普裡斯庫（John Priscu）說，含鹽量約為海水的五倍的湖泊可以維持生命，但是當您接近海水含鹽量的20倍時，就不再存在。

普裡斯庫說：「在南極洲的這些鹹水塘裡，沒有太多活躍的生活，」他的小組研究冰冷環境中的微生物學。「他們只是被醃製。[在火星上]可能就是這種情況。」

激烈的辯論

火星湖本身的存在也仍在爭論中。在2018年發現之後，研究人員提出了一些擔憂，例如缺乏足夠的熱源將冰變成水。儘管最新發現支持了2018年的觀測並涉及更多數據，但並不是每個人都確信所確定的地區是液態水。

「如果光亮的物質確實是液態水，我認為它更有可能代表某種融雪或油泥，」印第安納州西拉斐特市普渡大學的行星地球物理學家邁克·索裡（Mike Sori）說。

亞利桑那大學的行星科學家傑克·霍爾特（Jack Holt）說，儘管他認為最新的數據很好，但他不確定這種解釋。「我認為沒有湖泊，」霍爾特說。他是美國國家航空航天局（NASA）火星偵察軌道器（MRO）上火星淺雷達探測儀（SHARAD）科學團隊的成員。「即使在冰蓋下，也沒有足夠的熱量流來支撐這裡的鹽水。」

正在前往火星的中國任務可能會提供一種檢查索賠的方法。該天文-1的任務將在2021年2月進入預定軌道，並以及部署流動站在表面上，軌道器將攜帶一套科學儀器。其中包括可用於進行類似觀測的雷達設備。昆士蘭科技大學的戴維·弗蘭納裡（David Flannery）說：「其功能類似於MARSIS和SHARAD。」

目前，這些湖泊是火星潮溼過去的殘餘物的前景仍然令人振奮。佩蒂內利說：「火星上可能有很多水。」 「如果有水，就有生命的可能。」

doi：10.1038 / d41586-020-02751-1

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