研究發現火星可能有地下湖的線索

2018年，研究歐洲太空總署火星快車號（Mars Express）太空船數據的科學家宣佈一項令人驚訝的發現：火星南極反射的雷達訊號似乎顯示地下有一個液態地下湖。

美國太空總署位於南加州的噴射推進實驗室的兩名科學家，在分析了更廣泛的火星快車號數據後，在南極周圍發現了數十個類似的雷達反射，但其中許多位於太冷，水不能保持液態的地區。

最初解釋為液態水的雷達訊號，是在火星的一個稱為南極層狀沉積物的區域中發現，該沉積物以水冰、乾冰（凍結的二氧化碳）和塵埃的交替層命名，這些層已經在那裡定居了數百萬年。這些層可以提供火星自轉軸傾斜如何隨時間變化的記錄，就像地球自轉軸傾斜的變化在整個地球歷史上創造了冰河時代和溫暖時期一樣。當火星的自轉軸傾斜度較低時，該地區積雪和灰塵層，最終形成了今天在那裡發現的厚層冰蓋。

通過向地面發射無線電波，科學家可以窺視這些冰層下方，詳細繪製它們的地圖。無線電波在穿過地下物質時會失去能量；當它們反射回太空船時，它們的訊號通常較弱。但在某些情況下，從該區域地下返回的訊號比地面的訊號更強。一些科學家將這些訊號解釋是可能有液態水的存在，因為液態水會強烈反射無線電波。

謝弗李·普特（Jeffrey Plaut）和阿迪亞·庫勒（Aditya Khuller） 是亞利桑那州立大學的博士生，他們在噴射推進實驗室實習期間進行研究時，不能確定這些訊號表明什麼。假設含有液態水的區域在火星南極的一個相對較小的區域中跨越約十至二十公里。庫勒和普特搜索類似的強無線電訊號擴展到四萬四千次測量，這些測量分佈在整個火星南極地區長達十五年的數據中。

分析顯示，在比以往任何時候都大得多的區域和深度範圍內，還有數十個額外的明亮雷達反射區。在某些地方，它們離地面不到1.6公里，那裡的溫度估計為攝氏零下63度，冷到水會結冰，即使它含有稱為高氯酸鹽的鹽分礦物質，可以降低水的冰點。

研究人員計算融化該地區地下冰所需的熱量，發現只有最近地面下的火山活動才能解釋南極下液態水的潛在存在。他們發現，要保持這種水的液態，需要兩倍於估計的火星地熱熱流。庫勒說：「獲得這麼多熱量的一種可能方法是通過火山活動。然而，我們還沒有真正看到南極近期火山活動的任何有力證據，因此火山活動似乎不太可能允許整個地區存在地下液態水。」

如果它們不是液態水，那麼如何解釋明亮的反射？雖然不能肯定。但今次的研究為科學家提供了該地區詳細地圖，其中包含火星氣候歷史的線索和各種形式的水的作用。

【圖：歐洲太空總署；文：節譯自美國太空總署噴射推進實驗室2021年6月24日新聞公佈】研究全文刊登在2021年6月16日出版的《地球物理研究快報》