科学家今(26)日宣布,火星南极冰盖下方可能明确侦测到地下湖泊潺潺流动,直径约 20 公里,数据来自欧洲太空总署的火星快车号(Mars Express)卫星。
新发现的地下湖泊位于火星南极高原(拉丁语:Planum Australe)冰面下方约 1.5 公里,但湖泊环境没你想像中舒适,研究人员估计水温落在零下 10~70℃,低于冰点但保持液态的原因要归功于及高含量盐分(可能是钙、钠或镁),鱼不会在这里游泳,但微生物可能在此繁荣。
欧洲太空总署的火星快车号包括火星快车号卫星与小猎犬 2 号登陆器,但小猎犬 2 号登陆后因太阳能板未全部展开无法露出通讯天线,故欧洲太空总署无法和小猎犬 2 号建立通讯,任务失败;火星快车号卫星则带来许多珍贵讯息,自 2003 年 12 月发射至今一直围绕着火星运转,利用雷达脉冲研究火星。
过去已经有多部仪器暗示火星的地下时至今日仍存在液态水,美国太空总署的机会号、好奇号、凤凰号等都曾提出相关研究,而这次,科学家收集的新数据来自快车号卫星携带的“火星地下与电离层探测先进雷达”(Mars Advanced Radar for Subsurface and Ionosphere Sounding,MARSIS),用来分析行星电离层和地下组成,尤其是水冰成分,数据收集期间介于 2012 年 5 月至 2015 年 12 月,经过多年分析,这一次的证据比之前研究都还强力。
意大利国家天文物理研究所(Istituto Nazionale di Astrofisica,INAF)行星科学家 Roberto Orosei 团队在《科学》期刊发表了这篇论文。
雷达讯号反弹的方式取决于击中的材料,回波越强,代表介质电容率(dielectric permittivity)常数差异越大。此次探测发现火星南部高原下方的回波强于地表回波,类似于我们从地球南极洲探测到的世界最大冰下湖“沃斯托克湖”,而无论火星还是地球,除了金属,液态水都是产生最强烈反射回波的材料。
如果之后有其他团队检测到更多地下湖泊,或可说明这些液态水已存在数百万年,甚至更远可追溯至 5 亿至 30 亿年。最有趣的可能性是,这个地下湖泊不孤单,而是火星南极地下水源系统的一部分而已,数据确实暗示其他地区也出现亮点,但可惜的是 MARSIS 没有能力寻找连接各湖泊的渠道或河流。
其余火星轨道卫星协助证实
这次研究证据很有力,不过后续还需要不同仪器投入证实,科学家将眼光瞄向另一个正在环绕火星的探测器“火星侦察轨道卫星”(Mars Reconnaissance Orbiter,MRO)。
但有个问题,MRO 的浅地层雷达(SHARAD)在 15~25MHz 的高频无线电波段工作,顶多探测火星地表下 1 公里深的地层,而 MARSIS 工作频率只有 4~5MHz,但可深入地下较深处。NASA 喷射推进实验室负责 SHARAD 仪器的科学家 Daniel Nunes 没有参与新研究,但也证实 SHARAD 在探测火星南极冰盖时遇上了麻烦,他们无法看到更深的地下湖泊。
未来一个新的火星轨道器或许有机会帮忙解开谜团,为中国预计 2020 年发射的萤火二号(包含轨道卫星、着陆器和火星车),其工作频率介于 MARSIS 和 SHARAD 之间,科学家期待萤火二号能在同一地点侦测到雷达反射。
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(首图来源:意大利国家天文物理研究所)