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2019-04-29 全部文章 44 ℃
火星上发现液态水湖泊-天文地理
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大发现!
人类首次发现火星大型地下湖泊!
是火星探测史上的里程碑
发现地下湖的火星南极极冠
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2015年2月25日,欧洲航天局观测到的火星南极冰盖。“火星特快”的观测首次表明,在南极冰盖下隐藏着一片由液态水组成的湖泊。 图片来源:欧洲航天局
昨天(25日)夜间,新一期的《科学》杂志公布了一个大新闻:欧空局的火星特快号探测器在火星南极冰盖下方1.5公里处,发现了一个直径约20公里的液态水湖泊(地下湖)邯郸学步造句,而杭州西湖最宽处仅3.2千米。
尽管科学家借助雷达数据发现,湖水可能寒冷且充满了盐,这意味着其不太可能成为生命的栖息地。但这无疑增加了科学家对火星发现生命的期许,促使科学家继续探索其他可能更适合居住的埋藏水层。事业受挫财运不佳,添加iok567为你解忧。
英国《自然》杂志网站则在25日的报道中指出,如果最新发现获得证实,那么这将是科学家在这颗红色星球上发现的首个液态湖。最新发现也将成为人类探索火星上是否存在生命过程中的里程碑。

火星高级高原的雷达成像(左图)证实,在1.5千米的冰盖(右图)之下,有液态水湖泊(中图的蓝点)存在。 图片来源:Context map: NASA and Viking; THEMIS background: NASA, JPL-Caltech and Arizona State University; MARSIS data: ESA, NASA, JPL, ASI and Univ. Rome; R. Orosei et al 2018
大量水源发现意味着
火星极有可能孕育生命
水是生命之源,大量的水极有可能孕育生命。
地球上生物多样性已经足够说服所有人相信生命的无穷潜力,毕竟地球上大洋底部的火山口环境中都能孕育各种生命,火星这个地下湖的也有可能孕育着生命。

大洋底部的火山口温度极高、几乎没有氧气,但依然有生物广泛存在于周边。 图片来源:NASA Science
火星南极极冠附近长期处于酷寒状态,绝大部分是二氧化碳干冰,地下湖所在的位置温度也低至-60度左右,没有结冰、很高的导电率说明水中富含各种盐类雷子枫,是高浓度卤水。
按照此前好奇号火星车的研究,火星上高氯酸盐并不罕见,那么这个水湖中很有可能溶解了大量的高氯酸盐,而中学知识告诉我们,加热氯酸钾就能产生氧气。同时,水本身是一种优秀的能量转换介质,电解(例如使用太阳能和核能)产生氢和氧都是人类所亟需的,氧气可用于呼吸,液氧液氢也是重要的火箭燃料施艾敏。
液态水、仅仅极冠之下1.5千米深,这意味着利用起来难度并不大,同时还有一个重点:这只是发现的第一个。
乘坐“火星特快号”半年抵达
“火星高级雷达”立大功
科学家们的分析数据来自2003年欧洲航天局发射的第一个火星探测器“火星特快号”(Mars Express),只需要半年左右即可抵达火星(6月2日出发12月25日圣诞节抵达),犹如快车一般。时间一晃过去了15年,它的轨道器至今依然在火星工作。

火星特快号火星探测器
人们认为,数十亿年前,曾有水流过火星表面,那时火星的大气层更厚且更温暖,河道交错,沟壑纵横。但如今,低气压意味着任何地表水都会沸腾,“存活”下来的水存在于极地冰盖和地下冰沉积物内。为了更好地发现液态水的证据,科学家征用了“用于探测地下和电离层的火星高级雷达”(MARSIS)行者梁子。

沙丘是火星上最普遍的特征之一大森美玲,并且为周围地形的沉积历史提供了线索甲申天变。
MARSIS是火星特快号轨道器上的一款设备,MARSIS会向火星发射无线电波脉冲并侦听反射,有些无线电波会从火星表面弹回,但其他则会渗透表面之下3公里深处并能够被埋藏层内的明显过渡(比如从冰块到岩石)反射回来。
“火星特快”号任务开始几年后,MARSIS的科学家开始在南极冰盖下看到小而明亮的回波。这些回波如此明亮,以至于反射信号表明,冰层下面不仅存在岩石,而且还存在液态水。然而,研究人员怀疑信号是否真实,因为信号出现在一些回波中,而其他则没有,仅凭雷达亮度不足以证明这种情况由液态水造成谦卑的人有福。

“火星特快号”(Mars Express)探测器在极地冰冠附近探测到了地下湖的存在。
另一条线索来自反射材料的介电常数(材料在电场中储存能量的能力)。水的介电常数高于岩石和冰。计算介电常数需要知道某块地方反射的信号功率,而这只能由研究人员估算出来。他们发现亮斑处的介电常数高于火星上任何其他地方且与地球上的冰下湖泊相当。MARSIS首席研究员、意大利国家天体物理研究所罗伯托·奥罗塞伊说,虽然团队无法测量水层的厚度,但它不仅仅是一层薄膜。
可以明显看出雷达探测到的介电常数在这片区域出现巨大变化。 摘自:R. Orosei et al. Radar evidence of subglacial liquid water on Mars. Science.
结论仍未盖棺定论
如获证实将翻开火星探索新篇章
但并非MARSIS团队中的每个人都相信这一点。美国国家航空航天局(NASA)喷气推进实验室、另一位MARSIS学术带头人杰弗里·普拉特说:“我会说这种解释似乎是合情合理的赵丽宏的资料,但这并非完美无缺。”。
毕竟,要解释火星南极存在水并不容易。在地球的极地地区,上覆冰层的压力降低了它的熔点十一抽杀律 ,地热从下面使其变暖,从而形成冰下湖泊。但从火星的地质上已经死亡的内部流出的热量很少,而在火星的弱引力下,1.5公里冰的重量并没有使熔点降低太多刘傲。奥罗塞伊怀疑盐、尤其是在火星土壤中发现的高氯酸盐,可能正在降低冰的熔点,“它们是首要嫌疑人。”
美国西南研究所的地球物理学家大卫·斯蒂尔曼并没有参与最新研究你是我的玫瑰 ,李芳雯他说,高浓度的盐和零下几十度以下的温度对任何试图生活在那里的微生物来说都不是好兆头。“如果火星生命与地球生命一样,那里太冷也太咸。”但他说,研究人员会想要寻找冰下的其他湖泊并找出它们是否相连,以及它们是否指向更深的地下水位。
澎湃新闻报道称,这个地下大湖没有结冰,一定含有大量的盐分。用中国科学院国家天文台研究员郑永春的话说:“零下74度都不会结冰的水,该是多么浓的卤水啊洪荒元道。”要知道,海水在零下2度时就会结冰。
巴黎—萨克莱大学的瓦莱丽·西亚雷蒂则认为,湖泊可能会出现在更低、更温暖的纬度,这是更适合火星微生物生存的地方。该大学正在为将于2020年发射的欧洲“火星太空生物”(ExoMars)火星漫游车开发雷达仪器。她说:“如果能在极地冰盖以外的深处发现水,将是大大的发现。”

火星南极高原,图中黑框部分为研究区域。 图片来源:《科学》杂志官网
据《自然》杂志官网报道,研究人员称,如果进一步的研究证实湖泊的存在,那么,将开辟调查火星的新途径虫虫书吧。研究人员已经钻探了地球上的冰下湖泊并对水进行了取样以寻找微生物的“蛛丝马迹”。
也有科学家正在研发技术以到达木星的卫星木卫二上深藏的海洋。目前还没有针对火星的钻冰任务,但最新发现可能会改变科学家对探索这颗红色星球的思路。
英国伦敦帝国理工学院的地球物理学家马丁·西格特是试图钻入南极洲西部埃尔斯沃思湖的一个财团的负责人,他表示,火星上新发现的这个湖类似于位于格陵兰岛和南极洲几公里冰层之下相互连接的水池,但在火星上形成深湖的过程可能会有所不同,“这将开辟出一个非常有趣的火星科学研究领域。”
科学家们都有哪些手段在火星发现水?
历史上人类共有55个火星探测任务,但是成功率只有可怜的53%,毫无疑问,几乎每一个任务都将发现水作为一个重要研究方向。
通常来讲张琳艺,探测火星任务主要有三种:轨道器,飞在空中;着陆器,降落定点勘察;火星车,可以移动。不同的任务也能在不同的维度进行分析,对水的探测技术大概有如下几类:
遥感拍照。NASA的轨道侦察器(2005工作至今)携带了一个口径高达0.5米的高精度观测相机,它可以对火星实现分辨率0.3米的高清绘制,它曾经在2011年拍到过卤水在斜坡上汇聚成溪流的壮观景象。
轨道侦察器拍到的大量水流痕迹。 图片来源:NASA
氢原子全球监控。NASA的奥德赛号轨道器(2001工作至今)借由探测仪器发现了氢原子在火星地下大量存在,尤其是在火星两极底部、奥林帕斯山山坡等地,空气中的氢原子含量甚至在周期性变化,这是最早坐实火星上广泛存在水的轨道器。后来的NASA大气专家任务、欧洲的ExoMars任务都丰富了这个分析。
雷达。本次的重大发现就由欧洲的火星特快号(2003工作至今)上雷达完成,通过分析雷达回波研究土壤介电常数,当干燥的土壤中出现大量的水分时介电常数自然会大幅上升。火星特快号已经收集了十几年数据,目前只是分析了星下轨迹最多的极地地区,这必将激励科学家们进一步分析其他区域。
光学和红外光谱仪布兰妮墨菲。NASA的奥德赛号通过采用这种方式重点分析了两极的冰冠,毕竟冰的形成夹杂着沙尘,它的研究结论证明极地地区覆盖有85%的干冰和15%的水冰,总量和格陵兰岛相媲美,后来的各个任务也确认此发现。
物理分析。这种研究需要接触到土壤,就只有着陆器和火星车能够完成,目前成功实现着陆的全部是NASA任务,70年代的两个海盗号着陆器、90年代末的探路者着陆器和旅居者号火星车、21世纪的凤凰号着陆器、勇气号火星车、机遇号火星车、好奇号火星车,它们可以直接分析土壤中水分含量,凤凰号更是挖出了冰块。它们基本证明火星地表土壤水含量在2%左右,而更深处这个比例更高。
凤凰号挖到的冰块出现明显的融化趋势。 图片来源:NASA
子反照设备。这是好奇号火星车的独门绝活,它会不断向土壤发射中子束韦骁龙,分析中子与氢原子核为主的能量反应,从而得到土壤不同深度氢原子(水和潜在有机物)含量。它降落的盖尔撞击坑已经存在了35亿年且接近火星赤道地区,本应非常干燥,但这里的深层土壤依然广泛发现了水分的存在。
辅助分析。火星上先后发现了黏土、非常圆滑的砾石、成片出现在地势较低处的盐分、含铁化合物的水合物、小型沟渠等,这些都印证了火星必然曾经广泛存在水流老富贵论坛。
然而,这些研究都指向历史上存在的水和痕迹,仅存的水实在少得可怜。后续的研究结论更让科学家们失望:火星已经基本内部冷却不再活跃、进而逐渐停止地质运动,这意味着地表的空气和水已经没有补充;内部冷却磁场消失,没有了庇护大气和水的的保护伞,太阳风依然在不停剥离这些宝贵资源。
但是情陷检察官,今天的发现告诉我们:人类还不算晚,因为火星深层依然存在大量的水,甚至这种湖泊可能在别处存在!这意味着新的希望!
人类派到火星的使者们合影。 图片来源:planetary.org
直到今天,火星依然有共计8个探测器(美国5个,欧洲2个,印度1个)在工作,今年五月新发射的NASA洞察号探测器也正在飞往火星途中。而到了2020年,美国、中国、欧盟、印度等国又将掀起新一波探测高潮,我国也将挑战一次实现轨道器、着陆器和火星车的复杂任务。希望这些探测器为我们带来更多研究结论,载人登陆火星的意义也会显著增强。
也许我们距离发现火星生命,真的只差下一次探索
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