兩年前，行星科學家報告稱，在火星南極冰層下發現了一個大型鹹水湖，這一發現引起了興奮和一些懷疑。現在，研究人員表示，他們已經證實了該湖泊的存在，並發現了另外三個湖泊。
這項發現於9月28日在《自然·天文學》雜誌上報道，是利用歐洲航天局（ESA）環火星軌道探測器“火星快車”號的雷達資料完成的。此前，2018年在同一區域探測到了一個地下湖泊在同一區域 在2018年——如果得到證實，這將是紅色星球上首次探測到液態水體，並可能是生命的棲息地。但當時的發現僅基於2012年至2015年間的29次觀測，許多研究人員表示，他們需要更多證據來支援這一說法。最新的研究使用了更廣泛的資料集，包括2012年至2019年間的134次觀測。
“我們識別出了同一個水體，但我們也在主要水體周圍發現了另外三個水體，” 羅馬大學的行星科學家埃萊娜·佩蒂內利說，她是該論文的合著者之一。“這是一個複雜的系統。”
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該團隊使用了火星快車號上的雷達儀器——火星地下和電離層探測高階雷達（MARSIS）來探測火星的南極區域。MARSIS 發射無線電波，這些電波會從火星表面和地下的物質層反射回來。訊號反射回來的方式表明特定位置存在的物質型別——例如，岩石、冰或水。地球上使用類似的方法來識別地下冰川湖。該團隊探測到了一些高反射率區域，他們表示這些區域表明液態水體被困在超過一公里厚的火星冰層之下。
這些湖泊分佈面積約為 75,000 平方公里——面積大約是德國的五分之一。最大的中央湖泊直徑為 30 公里，周圍環繞著三個較小的湖泊，每個湖泊寬幾公里。
鹹水湖
在火星表面，由於該星球缺乏稠密的大氣層而導致的低壓，使得液態水不可能存在。但科學家們長期以來一直認為，火星表面之下可能存在水，這也許是該星球數十億年前曾經擁有海洋和湖泊的遺蹟。如果存在這樣的水庫，它們可能成為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下湖泊中生存。
但是，存在的鹽量可能會帶來問題。人們認為，火星上任何地下湖泊都必須具有相當高的鹽含量，水才能保持液態。儘管在地表深處可能存在來自火星內部的少量熱量，但僅憑這一點不足以將冰融化成水。“從熱學的角度來看，它必須是鹹的，”佩蒂內利說。
蒙大拿州立大學的環境科學家約翰·普里斯庫說，鹽含量約為海水五倍的湖泊可以支援生命，但當接近海水鹽含量的 20 倍時，生命就不再存在。
“南極洲這些鹽水池中沒有太多活躍的生命，” 普里斯庫說，他的團隊研究冰冷環境中的微生物學。“它們只是被醃製了。火星上的情況可能也是如此。”
激烈的辯論
火星湖泊本身的存在也仍然存在爭議。在 2018 年的發現之後，研究人員提出了擔憂，例如缺乏足夠的熱源將冰變成水。儘管最新的發現支援了 2018 年的觀測結果，並且涉及更多資料，但並非所有人都確信已識別出的區域是液態水。
“如果這種明亮的物質真的是液態水，我認為它更可能代表某種泥漿或淤泥，” 西拉法葉印第安納州普渡大學的行星地球物理學家邁克·索裡說。
亞利桑那大學的行星科學家傑克·霍爾特說，雖然他認為最新的資料很好，但他不確定對其的解釋。“我不認為那裡有湖泊，” 霍爾特說，他是 NASA 火星勘測軌道飛行器（MRO）上的火星淺層雷達探測器（SHARAD）科學團隊的成員。“即使在冰蓋下，也沒有足夠的熱流來支援這裡的鹽水。”
一項正在前往火星的中國任務可能提供一種檢驗這些說法的途徑。“天問一號”任務將於 2021 年 2 月進入軌道，除了在火星表面部署火星車外，軌道飛行器還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裝置。“它的能力與 MARSIS 和 SHARAD 相似，” 昆士蘭科技大學的大衛·弗蘭納裡說。
目前，這些湖泊是火星潮溼過去的遺蹟的可能性仍然令人興奮。“火星上可能曾經有很多水，”佩蒂內利說。“如果那裡有水，就可能存在生命。”
本文經許可轉載，最初於 2020 年 9 月 28 日發表。