要让大家失望了，火星南极地下“液态湖泊”可能就不是湖泊！

天文学家利用欧洲航天局火星快车轨道飞行器的数据，最新公布了一些结果，表明被认为是火星地下湖泊的地方可能根本就不是湖泊。你还记得2018年，科学家利用火星快车轨道飞行器数据宣布了一个令人惊讶的发现：从火星这颗红色行星南极反射雷达仪器发出的信号，似乎揭示了一个液态的地下湖泊吗？在《地球物理研究快报》期刊上发表的一篇新研究论文中：

亚利桑那州立大学地球和空间探索学院的主要作者兼研究生Aditya Khuller和NASA喷气推进实验室(JPL)的杰弗里·普劳特在分析了更广泛的一组火星快车数据后，在火星南极发现了数十个类似的雷达反射，但许多地区应该太冷了，水不能保持液态。亚利桑那州立大学地球和太空探索学院博士后学者卡弗·比尔森(Carver Bierson)领导的一个科学家团队，也在考虑这些信号是否是液态水的问题，其研究成果也发表在AGU《地球物理研究快报》期刊上。

新研究确定这些明亮的反射可能是由地下粘土、含金属矿物或盐冰引起的。火星快车是在地球以外火星轨道上运行时间第二长的持续活跃航天器，仅次于NASA仍然活跃的2001火星奥德赛号。随着火星快车在火星轨道上运行，它继续提供有关这颗红色行星的次表面、表面和大气的重要数据。这艘宇宙飞船上搭载了一台名为火星高级雷达的地下和电离层探测仪器，简称MARSIS。这台仪器使用雷达探测仪来评估火星地下的成分。

自2004年以来，MARSIS一直在收集包括火星南极在内的火星周围数据，使科学家能够建立南极地区的三维视图，观察火星南极冰层下面，并利用MARSIS数据描述其下面的旧地形。在最新利用MARSIS数据进行的其他研究中，研究人员发现，火星地表以下的反射比地表反射更亮，这与科学家的预期不同。通常情况下，雷达波在穿过物质时会失去能量，所以更深处的反射应该没有来自表面的反射那么亮。

冰冻的时间胶囊

虽然有几种可能的原因导致地下反射异常明亮，但这两项研究得出的结论是：液态水成分是造成这些明亮反射的原因，因为在雷达看来，液态水看起来很明亮。最初被解释为液态水的雷达信号是在火星上一个被称为南极分层沉积物的区域发现，南极分层沉积物是以数百万年来在那里沉淀的水冰、干冰(冷冻二氧化碳)和尘埃的交替层命名。这些层被认为记录了火星轴线的倾斜度是如何随着时间的推移而变化的。

就像地球倾斜度的变化，在整个地球历史上创造了冰河时代和变暖时期一样。当火星的轴向倾斜度较低时，降雪和尘埃层层堆积在该地区，最终形成了今天在那里发现的厚厚分层冰盖。最初假设含有液态水的区域跨度约为6至12英里(10至20公里)，位于火星南极层状沉积物中相对较小的区域。库勒和普劳特将对类似强无线电信号的搜索范围扩大到44000个测量值，覆盖了整个火星南极地区15年的MARSIS数据。

意想不到的“湖泊”

来自Khuller和Plaut的这项新扩展研究揭示了数十次额外的明亮雷达反射，覆盖的区域和深度比以往任何时候都要大得多。在一些地方，它们距离地表不到一英里，那里的温度估计为零下63摄氏度，如此之低，以至于水会被冻结，即使它含有被称为高氯酸盐的盐类矿物质（这种矿物质可以降低水的冰点）。研究的合著者，轨道器MARSIS仪器的联合首席研究员普劳特说：我们不确定这些信号是否是液态水，但它们似乎比最初发现的要广泛得多。

要么是火星南极下面常见的液态水，要么是这些信号暗示了其他东西。此外，在2019年另一篇研究中，研究人员计算了该地区融化地下冰所需的热量，发现只有火星地表下新的火山活动才能解释南极下潜在的液态水存在。要使这些水保持液态，需要两倍于估计的火星地热流量，而获取这么多热量的一种可能方式是通过火山活动。然而还没有真正看到火星南极近期时代发生火山活动的任何有力证据，所以火山活动似乎不太可能允许地下液态水存在于整个地区。

这一系列研究中的下一步是研究在火星南极部分地区发现的第二个更深的层，科学家们认为这代表了一个更古老的埋藏地形，称为多尔萨阿根廷地层，被认为是曾经横跨该地区的古代冰川所改变，研究人员试图更准确地确定它的成分和年龄。

博科园｜研究/来自：亚利桑那州立大学

发表期刊《地球物理研究快报》

DOI: 10.1029/2021GL093631

DOI: 10.1029/2021GL093880

博科园｜科学、科技、科研、科普