火星南極冰蓋下存液態水?兩大探測器給出相反答案

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11 月 24 日消息,長期以來,科學界普遍認為現代火星氣候過於寒冷乾燥,難以維持液態水存在。然而,最新證據正對這一觀點提出挑戰。搭載於「火星快車號」(Mars Express)探測器上的「火星地下與電離層探測先進雷達」(MARSIS)傳回的數據顯示,在火星南極冰蓋底部一處約 19 公里寬的區域內,存在異常強烈的雷達反射信號。

此類回波特徵在該區域前所未有,其波形與科學家預期中被冰層封存的液態水所呈現的雷達信號高度相似。倘若該發現最終得到證實,將顛覆人們對火星當前氣候條件的既有認知,並重新引發關於火星是否仍存在適宜微生物生存環境的重大科學討論。

儘管圍繞這些雷達信號的討論令人興奮,但研究人員仍謹慎指出:在火星極端低溫環境下,維持南極冰蓋下液態水的存在極為困難。除非存在高濃度鹽分形成的滷水(brines),或局部地熱活動提供熱源,否則液態水幾乎不可能長期穩定存在。

正因如此,科學界正積極評估其他不依賴液態水的「乾燥」解釋模型。例如:分層沉積的乾冰(固態二氧化碳)與水冰組合;或含鹽冰層與黏土礦物的混合體,這些物質無需存在實際的地下湖泊也能增強雷達反射率。

據IT之家了解,為核實 MARSIS 的發現,科學家轉而利用「火星勘測軌道飛行器」(MRO)搭載的「淺層雷達」(SHARAD)開展交叉驗證。儘管 SHARAD 工作頻率更高、解析度更優,但其傳統模式下探測深度有限,無法觸及南極冰蓋底部。

突破出現在任務團隊實施一項創新機動操作之後:通過將太空飛行器沿飛行軸滾動 120°(遠超此前 28° 的極限),大幅提升了 SHARAD 的探測深度與信號強度。這一被稱為「超大角度滾動」(Very Large Roll, VLR)的新技術,使雷達得以首次對可疑高反射區域底部結構展開有效探測。

在近期發表於《地球物理研究快報》(Geophysical Research Letters)的一項研究中,加雷斯・摩根(Gareth Morgan)及其團隊系統分析了 91 次直接飛越該高反射區域的 SHARAD 觀測數據。

結果令人意外:僅在實施 VLR 機動期間探測到微弱的底部回波信號,且其強度遠低於 MARSIS 所記錄的強反射。研究人員指出,該微弱信號更可能源於冰層下方一處相對平滑的固態界面,而非液態水體。

目前,還需要進一步研究來弄清楚為什麼 SHARAD 和 MARSIS 會顯示出如此不同的結果。


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