火星上的“湖泊”是怎么發現的？

蔡文清

近日，著名科學期刊《科學》拋出了火星研究的新發現——火星南極冰蓋下發現了液態水體。

《科學》雜志稱，利用衛星觀察火星南極的塵土和冰層，科學家們發現了一條12英里寬的咸水帶，這是一個大型且穩定的水域，類似于地球南極冰蓋下面的湖泊。

根據《科學》雜志上的研究內容，最新發現的這個湖大約有20公里寬，在一個巨大的極地冰川下，位于火星表面下1.5公里處，其非常冷，里面充滿了鹽和其他礦物質混合物。

這個地下湖是被意大利天文學家團隊首先探測到的，他們使用的是火星快車號探測器，該探測器在2012年5月至2015年12月期間對這顆火星的南極極冠進行了勘測。

作為地球的鄰星，火星與地球存在多項相似之處，將有可能在未來接替地球的位置成為人類的居住之所。然而移居火星仍有多項問題未能得到解決，如何獲得氧氣和液態水是其中最為關鍵的內容。

火星上的大氣層十分稀薄，連二氧化碳都十分稀少，這對于地球賴以氧氣生存的生命是一個極大的問題;但是有科學家稱，地球生命從開始到現在，講究的就是一個優勝劣汰，無法適應環境的生命早已消失在歷史長河，如今剩存的都是擁有著極強適應能力的生命。因此盡管火星上存在的氧氣十分稀少，但在遠古地球第一批生命中，就是厭氧生命（不需要氧氣就能生存的生命），只是后來根據地球的氣體變化，地球生命才逐漸發生改變。由此可以得出，即使火星上沒有氧氣，擁有極強適應能力的地球生命依舊可以生存。

但水的問題如何解決？科學家認為，數十億年前、當火星大氣比如今更稠密、更溫暖時，火星表面一度有過液態水流動，雕琢出的水徑溝渠至今可見。但如今的火星大氣壓過低，因此火星表面的水均會蒸發殆盡。不過在極地冰蓋和次表層積冰中，水仍能以冰的形式存留下來。2003年發射的歐空局“火星快車號”軌道探測器上搭載的“火星次表層和電離層探測先進雷達”對部分積冰進行了測繪。

在這項任務開展幾年后，MARSIS任務的科學家們開始在火星南極冰蓋下觀察到又小又明亮的反射現象，且亮度頗高，說明冰層下方不僅是巖石、還有液態水。但研究人員對這一信號的真實性有所懷疑，因為在有些軌道路徑上能觀察到、有些則觀察不到。

為解決這一問題，該團隊在“火星快車號”探測器上安裝了一枚記憶芯片，用于存儲探測器飛過關鍵地區時、短短時間內收集的原始數據。在2012至2015年間，這一探測器從火星南極上方飛越了29次，最終證實了這些明亮反射塊的存在。其中最明亮的一塊位于南緯9度、冰層下方1.5公里處，直徑約20公里。

光有雷達亮度還不足以證明它們是由液態水反射的。另一條線索為反射材料的電容率，即在電場中儲存能量的能力。水的電容率高于巖石和冰。要想計算出電容率，就要知道由這些明亮的斑塊反射回來的信號強度，但研究人員并不知道確切數值，只能估算。不過他們發現，這些板塊的電容率的確比火星其它地方都要高，并且與地球上的冰下湖泊相似。

火星上真的存在液態水？事實上要解釋火星南極的水從何而來并非易事。在地球的極地地區，上方冰層所受的壓力使其熔點降低，再加上地熱從下方進行加熱，導致冰層融化、形成冰下湖泊。但火星內核缺乏活躍的地質活動，幾乎不會產生地熱。再加上火星重力微弱，1.5公里厚的冰層不會使熔點下降太多，不過有科學家認為，湖中所含的鹽分尤其是此前在火星土壤中發現的高氯酸鹽，也許可以降低冰層熔點。

不過科學家也沒有氣餒，他們繼續對其它冰層下的湖泊展開搜尋，看看這些湖泊是否聯結在一起，在緯度更低、溫度更高的地區，或許也能發現湖泊，而這些地區更適宜火星微生物存活。

探索還在繼續，未來值得期許。

（李卓薦自《讀報參考》）