火星北極發現新的水冰層_風聞

原創：牧夫天文

翻譯：陸寅楓 

校譯：牧夫校對組

編排：陶邦惠

原文鏈接：

https://www.universetoday.com/142308/new-layers-of-water-ice-have-been-found-beneath-mars-north-pole/

火星與地球最大的相似之處之一就是地表水冰的存在（在火星上主要是以兩極冰蓋的形式），而這也正是火星成為科學研究與探索的重要目標的原因。但是，相比較而言，更吸引科學家目光的是其地表下的冰川。科學家在其被真正發現之前早就推測出了它的存在。

這些貯藏的地下水可以向我們揭露許多有關火星曆史的信息；當然，如果有朝一日人們選擇將火星作為另一個家園的話，這些地下水也會成為珍貴的資源。

最近，來自德州大學奧斯汀分校的斯特法諾·內若奇(Stefano Nerozzi)，和亞利桑那大學的**傑克·霍爾特(Jack Holt)**或許發現了火星上最大的地下水水庫。（原文這裏説是the largest reservoir of water，但後面被引用的原文説是第三大，並沒有兩極冰蓋大。）

在這張照片中火星的北極冰蓋清晰可見

Credit: ISRO/ISSDC/Emily Lakdawalla

在他們的研究中，內若奇和霍爾特主要使用了火星勘測軌道飛行器(Mars Reconnaissance Orbiter, MRO)上搭載的淺層雷達儀(Shallow Radar, SHARAD)所採集的數據。淺層雷達儀可以穿透地表最深至2.4千米進行勘測。分析數據後他們發現，在火星北極之下約1.6千米處，存在着大量與沙礫層交錯疊加的冰層。

進一步分析後他們發現，在這些冰層的某些部分水的含量幾乎達到90%。他們認為這些冰層是遠古極地冰蓋的殘餘。據研究人員估計，如果將這些冰層全部融化的話，產生的液態水可以形成一片至少1.5米深的將火星完全包裹的海洋。內若奇感嘆道：“我們完全沒有想到會在這兒發現那麼多水，這或許是火星上除了兩極冰蓋之外最大的水庫。”

約翰·霍普金斯大學的科學家們所進行的一項獨立研究也證實了這一結果。他們通過重力讀數來推算極地冰蓋下地層的密度。結果表明這一區域有較低的密度讀數，他們由此判斷這些由冰層和沙層交錯疊加的區域中水的總含量超過50%。

這對科學家們來説是一個好消息，因為這些冰層和沙層其實是過去火星氣候變化的一個記錄，研究它們便可得知有關火星曆史的一些重要信息。簡而言之，這些冰層和沙層的幾何結構及其組成物質可以幫助科學家們瞭解火星氣候是否在某段時間曾適宜生命的存在。

這張照片顯示了火星表面的一部分冰層與沙層交錯疊加的地質結構。由MRO上搭載的高分辨率科學實驗成像儀(High Resolution Imaging Science Experiment, HiRISE)拍攝 | Credit: NASA/JPL/University of Arizona

關於這些水是怎麼到那兒的，研究人員認為這歸因於火星過去的升降温循環。科學家們很早之前就知道由於其公轉軌道與自轉軸傾角的變化，火星上存在着冰川運動（與地球一樣）。在約五萬年的時間裏，火星的自轉軸傾角會不斷加大；隨後會再不斷減小，回到豎直狀態。

當火星處在豎直狀態時，赤道區域會由於正對着太陽而升温，極地區域則會降温，這會導致極地冰蓋的擴張。同理，當自轉軸傾角較大時，極地區域會升温，冰蓋則會融化。正是在自轉軸傾角較大的這段時間裏，冰蓋殘餘部分會被沙子所覆蓋，這也防止了水分會因太陽的照射而揮發。

霍爾特自2006年起一直是MRO淺層雷達儀團隊的研究人員之一，此前他們已經通過淺層雷達儀發現火星中緯度地區地表下存在着冰川。而這次的發現將火星上已知的含水量翻了近一番。而且，這次發現的極地地下冰川與先前的中緯度地下冰川年齡大致相同。

火星南極冰蓋 | Credit: NASA

在這之前，科學家們一直認為遠古極地冰蓋已經消失了，但是這次的發現表明北極冰蓋一直存在於地表之下，以冰層與沙層交疊的形式。除了否定了先前的假設外，這次研究還對火星極地與中緯度地區的水冰交換提出了新的見解。

更令人興奮的是，對這些冰川的研究可以幫助科學家判斷火星過去是否曾適宜居住。對此，內若奇解釋道：“知道極地含水量在全球含水量中的百分比是非常重要的。即使氣温等條件適宜，如果絕大部分水分都被鎖在極地區域的話，其他區域就很難獲得充足的水分，這對生命的存在來説是一個不利的條件。”

多虧了一系列已經在火星上完成的或正在進行的勘測任務，我們對這顆行星已經有了相當的瞭解。不過，每一次新的發現都會帶來新的問題，這也就意味着需要新的勘測任務。或許在不久的將來，我們可以將人類宇航員送上這顆紅色星球進行勘測。而當這一天真的來臨時，那些地下冰川就一定會扮演着不可或缺的角色了。

『天文時刻』 牧夫出品

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木星上海豚雲的增強影像

NASA, Juno, SwRI, MSSS; Processing: Gerald Eichstädt & Avi Solomon