張唯誠

火星探測一直倍受世人矚目，而對火星上水的探究則是關(guān)注的焦點(diǎn)。這是因?yàn)樗巧嬖诘那疤?，是否存在水可作為判斷火星上是否存在生命的先決條件。此外，找水也是為人類登陸火星創(chuàng)造條件。

現(xiàn)在，人們得到的結(jié)論是，火星上的確存在水，而且水量豐富，只是就目前而言，它存在的狀態(tài)如何，例如流動(dòng)的液態(tài)水是否真實(shí)存在，地下的湖水會(huì)呈現(xiàn)怎樣的狀態(tài)等，還有很多爭論。

冰凍水儲(chǔ)量豐富

2020年的一項(xiàng)研究支持了一個(gè)2018年的論點(diǎn)，即在靠近火星南極的冰下存在一個(gè)湖。最初，這個(gè)可能存在的湖泊是依靠火星軌道探測器“火星快車”于2012年5月至2015年12月間收集到的雷達(dá)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)的?，F(xiàn)在，通過研究2010年到2019年收集的數(shù)據(jù)，科學(xué)家們再次發(fā)現(xiàn)冰層下反射性很強(qiáng)，波形非常平坦?？茖W(xué)家認(rèn)為，這些新發(fā)現(xiàn)不僅證實(shí)了早期的結(jié)論，而且還據(jù)此找到了幾個(gè)較小的池塘，它們環(huán)繞著主水體，并被一塊塊干燥的陸地分隔開來。更為重要的是，其中的湖水很可能呈現(xiàn)液態(tài)。這大大增強(qiáng)了人類在火星上尋找水源的信心。

其實(shí)，早在2000年，“火星全球勘測者”探測器就發(fā)現(xiàn)火星上存在疑是流水沖刷而成的痕跡。這艘火星探測器用其攜帶的火星軌道照相機(jī)拍攝到一些像是流水沖刷而成的峽谷，它們顯示出非常新鮮的痕跡。當(dāng)年，一些行星科學(xué)家將這一發(fā)現(xiàn)作為火星依然存在液態(tài)水的有力證據(jù)。這些科學(xué)家推測，火星上的水可能在幾百年間出沒無常，行蹤不定。

這之后，一系列奔赴火星的探測器都把找水作為主要任務(wù)，包括“奧德賽”和“火星快車”探測器、“鳳凰號(hào)”著陸器、“勇氣號(hào)”和“機(jī)遇號(hào)”火星漫游車等。它們都各自在火星找水領(lǐng)域里取得了突破性的發(fā)現(xiàn)，其中“火星快車”的發(fā)現(xiàn)尤其令人關(guān)注。

“火星快車”裝備有高強(qiáng)度的地下探測雷達(dá)“MARSIS”，它的主要本領(lǐng)是測繪地表以下的物質(zhì)構(gòu)成，這相當(dāng)于擁有了一眼看穿地表的本領(lǐng)。其原理是向火星表面發(fā)出低頻無線電波。這些電波的一部分可穿過地表被地下的水或冰等物質(zhì)反射，從而呈現(xiàn)地表之下的情況。2005年2月，“MARSIS”在火星赤道的地表之下找到了大約有800千米長、900千米寬，平均深度達(dá)到45米的冰凍水層，它以大塊浮冰的形式存在。同年，“MARSIS”又在火星北極地區(qū)地表之下約1000米的地方發(fā)現(xiàn)了水冰層。

2005年7月，“火星快車”的高分辨率立體攝像機(jī)“HRSC”在位于北極附近著名的北方大平原上，又發(fā)現(xiàn)了一塊直徑達(dá)12.8千米的巨大積冰。于是，北方大平原很快便成了人們找水的重要目標(biāo)。2008年5月26日，“鳳凰號(hào)”著陸器成功著陸到了這個(gè)淺谷平原上。同年7月，“鳳凰號(hào)”依靠它的“熱量和釋出氣體分析儀”檢測了一份采自火星地表的土壤樣本，然后加熱這份樣本，分析儀就此鑒別出其中有水蒸氣產(chǎn)生。這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)證實(shí)了科學(xué)家們的猜想：火星北極附近地表之下很淺的土壤層里含有豐富的冰凍水。

火星探測器“火星勘測軌道器”

液態(tài)水“若隱若現(xiàn)”

然而，火星上有流動(dòng)的液態(tài)水嗎？如果有，它們又是怎樣的形態(tài)？與地球上的液態(tài)水有何不同？

研究的突破來自2011年，這年8月，“火星勘測軌道器”拍攝的圖像顯示，在火星的春夏兩季，隕石坑的一些斜坡上會(huì)出現(xiàn)“手指形狀的陰影物體”，它們的形態(tài)隨著季節(jié)的變化而變化，且沿著斜坡向下延伸?？茖W(xué)家們將這種現(xiàn)象解釋為“鹽水形成的水流”。

火星表面大部分地區(qū)的溫度常年都在0℃以下，所以純水不會(huì)呈液態(tài)。但如果這些水中含有鹽分，那么它們就能在很低的溫度與壓力下維持液態(tài)。因而，大致上說，將那些隨季節(jié)變化的“手指形狀的陰影物體”解釋為流動(dòng)鹽水的活動(dòng)是經(jīng)得起推敲的。

目前，最新的發(fā)現(xiàn)也是依靠“火星快車”上的雷達(dá)“MARSIS”獲得的。“MARSIS”探測過火星上的冰層。無線電波的短暫發(fā)射會(huì)在冰面上發(fā)生反射，但有些會(huì)穿透冰面進(jìn)入更深的地方，然后從冰面底部反彈回來，從而產(chǎn)生第二次反射。第二次反射的亮度和銳度可揭示冰下地形的細(xì)節(jié)。分析這些數(shù)據(jù)，科學(xué)家們認(rèn)為，在靠近南極的冰下大約1500米處存在一個(gè)湖泊，在湖泊的旁邊還有另外幾個(gè)池塘。

如果以上探測結(jié)果屬實(shí)的話，中央湖的面積大約就有600平方千米。參與這項(xiàng)研究的科學(xué)家相信這個(gè)中央湖是真實(shí)存在的。對此，意大利博洛尼亞國家天體物理研究所的行星科學(xué)家羅伯托·奧羅塞認(rèn)為：“這是迄今人類在火星上發(fā)現(xiàn)的最接近‘宜居的區(qū)域。在地球上，明亮平坦的雷達(dá)反射區(qū)域‘毫無疑問就是液態(tài)水。同樣的分析技術(shù)也被用于研究地球南極和格陵蘭島冰下的湖泊。因而，這個(gè)研究結(jié)果是真實(shí)可信的?！?h3>火星找水任重道遠(yuǎn)

然而，可以肯定的是這項(xiàng)研究成果必然會(huì)引發(fā)一些爭議。最大的爭議焦點(diǎn)就在于那些水是如何保持液態(tài)的?；鹦巧蠚夂蚝洌３忠簯B(tài)，其中的鹽分必須非常高。美國普渡大學(xué)的行星科學(xué)家邁克爾·索里和阿里·布拉姆森為此計(jì)算了湖水的溫度大約在-70℃，這實(shí)在太冷了。研究者認(rèn)為，要使湖水呈現(xiàn)液態(tài)需要一些地?zé)豳Y源，比如地表下的巖漿庫等，但這又引發(fā)了另一個(gè)問題：目前火星是否能夠提供這樣的熱量呢？

答案尚不確定。一些科學(xué)家認(rèn)為要提供這樣的熱量不成為問題。他們解釋道，5萬年前，火星的南極還比較溫暖。由于火星的傾斜在不斷發(fā)生著變化，較高的溫度有可能通過冰進(jìn)行傳播，從而制造出一些擁有含鹽液體的區(qū)域。另一種可能是，這些液態(tài)的“池塘”在冰蓋形成之前就已經(jīng)存在了。不管怎樣，在鹽分非常高的情況下，水一旦融化，就很難再度結(jié)冰。因?yàn)槠淙诨瘻囟群蛢鼋Y(jié)溫度是完全不同的。

即便如此，這種液體也可能是一種不同于大多數(shù)地球人所熟悉的液體。一種可能的情況是，一些在低溫下過冷的鹽水已經(jīng)變成了一種奇怪的玻璃似的物質(zhì)，但它們?nèi)匀槐灰暈橐后w。

“鳳凰號(hào)”在火星上的北方大平原上成功著陸。

雷達(dá)數(shù)據(jù)顯示，火星南極冰層下1.5千米處可能有一個(gè)地下湖，周圍環(huán)繞著液態(tài)的水池。

科學(xué)家們認(rèn)為，解決這些難題可能需要比雷達(dá)更先進(jìn)的觀測設(shè)備。此外，有關(guān)生物是否能在這樣的水里生存，也是一個(gè)懸而未決的問題。阿里·布拉姆森說，“我們不知道這樣的水里到底有什么，我們更不清楚鹽的濃度。假若水中鹽的濃度過高，它對生命的存在是不利的?！钡@位科學(xué)家推測，如果火星上真的有生命進(jìn)化的話，那么“這些湖泊有可能提供一個(gè)諾亞方舟，讓生命即使在這樣的條件下也能夠生存”。