一個(gè)國(guó)際研究小組的新證據(jù)表明，火星的南極冰蓋下可能有液態(tài)水。由劍橋大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的研究人員利用來自航天器的激光測(cè)高儀數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)了冰蓋高度的微妙不同。之后，他們展示了這些模式如何與計(jì)算機(jī)模型預(yù)測(cè)的冰蓋下的水體對(duì)表面的影響相對(duì)應(yīng)。

他們的發(fā)現(xiàn)與之前的穿冰雷達(dá)讀數(shù)是一致的，這些讀數(shù)最初被解釋為表明冰下可能存在一個(gè)液態(tài)水區(qū)域。對(duì)于僅基于雷達(dá)數(shù)據(jù)的液態(tài)水的解釋存在分歧，一些研究人員認(rèn)為雷達(dá)信號(hào)不是由液態(tài)水引起的。

這些發(fā)現(xiàn)發(fā)表在《自然-天文學(xué)》雜志上，利用雷達(dá)以外的數(shù)據(jù)提供了第一線獨(dú)立證據(jù)，證明火星南極冰蓋下存在液態(tài)水。

左邊的面板顯示了火星南極的表面地形，南極冰蓋的輪廓為黑色。淺藍(lán)色的線表示建模實(shí)驗(yàn)中使用的區(qū)域，綠色的方塊表示包含推斷的冰川下水的區(qū)域。該區(qū)域的冰層厚度約為1500米。右邊的面板顯示了由劍橋大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的研究小組確定的表面起伏?？梢钥吹郊t色的區(qū)域，它比區(qū)域地形高出5-8米，上游有一個(gè)較小的凹陷(比區(qū)域地形低2-4米)(向圖像的右上方)。黑色的輪廓顯示了由軌道雷達(dá)推斷出的水的區(qū)域。資料來源：劍橋大學(xué)

領(lǐng)導(dǎo)這項(xiàng)研究的劍橋大學(xué)斯科特極地研究所的尼爾-阿諾德教授說："新的地形證據(jù)、我們的計(jì)算機(jī)模型結(jié)果和雷達(dá)數(shù)據(jù)的結(jié)合，使得今天火星上至少有一個(gè)冰川下的液態(tài)水區(qū)域存在的可能性大增，而且火星必須仍然有地?zé)峄顒?dòng)才可以保持冰蓋下的水的液態(tài)。"

與地球類似，火星在兩極都有厚厚的水冰帽，加起來大約相當(dāng)于格陵蘭冰原的體積。然而，由于冰冷的火星氣候，火星上的極地冰蓋以前被認(rèn)為是一直凍成固體的，與地球上的冰層不同，地球上的冰層下面是充滿水的通道，甚至是大型冰川下湖泊。

2018年，來自歐洲航天局火星快車衛(wèi)星的證據(jù)挑戰(zhàn)了這一假設(shè)。該衛(wèi)星裝備了名為MARSIS的穿冰雷達(dá)，可以看穿火星南部的冰蓋。它顯示了冰層底部的一個(gè)區(qū)域強(qiáng)烈反射雷達(dá)信號(hào)，這被解釋為冰蓋下的液態(tài)水區(qū)域。

然而，隨后的研究表明，存在于火星其他地方的其他類型的干燥物質(zhì)如果存在于冰蓋之下也可能產(chǎn)生類似的反射模式。鑒于寒冷的氣候條件，冰蓋下的液態(tài)水需要額外的熱源，例如來自地球內(nèi)部的地?zé)幔渌礁哂诋?dāng)今火星的預(yù)期水平。這使得確認(rèn)這個(gè)湖的存在需要等待另一個(gè)獨(dú)立的證據(jù)。

在地球上，冰川下的湖泊會(huì)影響上覆冰層的形狀--其表面地形。冰川下的湖泊中的水降低了冰層和它的床之間的摩擦力，影響了冰在重力作用下的流動(dòng)速度。這反過來又影響了湖泊上方的冰原表面的形狀，通常在冰原表面形成一個(gè)凹陷，然后是進(jìn)一步向下流動(dòng)的一個(gè)凸起區(qū)域。

該團(tuán)隊(duì)還包括來自謝菲爾德大學(xué)、南特大學(xué)、都柏林大學(xué)學(xué)院和開放大學(xué)的研究人員，他們使用一系列技術(shù)來檢查來自美國(guó)宇航局的火星全球勘測(cè)者衛(wèi)星的數(shù)據(jù)，即火星南極冰蓋部分的表面地形，該部分的雷達(dá)信號(hào)被發(fā)現(xiàn)。

他們的分析顯示了一個(gè)10-15公里長(zhǎng)的表面起伏，包括一個(gè)凹陷和一個(gè)相應(yīng)的凸起區(qū)域，兩者都偏離周圍的冰面數(shù)米。這在規(guī)模上與地球上冰川下的湖泊起伏相似。

研究小組隨后測(cè)試了觀察到的冰面起伏是否可以用冰床的液態(tài)水來解釋。他們對(duì)冰流進(jìn)行了計(jì)算機(jī)模型模擬，以適應(yīng)火星上的具體條件。然后，他們?cè)谀M的冰原床層中插入了一塊床層摩擦力降低的區(qū)域，如果有水存在，將使冰層滑動(dòng)并加速前進(jìn)。他們還改變了來自星球內(nèi)部的地?zé)岬臄?shù)量。這些實(shí)驗(yàn)在模擬的冰面上產(chǎn)生了起伏，其大小和形狀與研究小組在真實(shí)冰蓋表面觀察到的相似。

模型產(chǎn)生的地形起伏和實(shí)際的航天器觀測(cè)結(jié)果之間的相似性，加上早期的穿冰雷達(dá)證據(jù)表明，在火星的南極冰蓋下面有液態(tài)水的積累，而且火星地下的巖漿活動(dòng)相對(duì)來說最近才發(fā)生，以便使水保持液態(tài)所需的強(qiáng)化地?zé)帷?/p>

阿諾德說："從火星回來的數(shù)據(jù)的質(zhì)量，包括從軌道衛(wèi)星和著陸器回來的數(shù)據(jù)，我們可以用它來回答關(guān)于火星表面甚至下面的條件的真正困難的問題，使用我們?cè)诘厍蛏鲜褂玫耐瑯拥募夹g(shù)。使用這些技術(shù)來發(fā)現(xiàn)其他行星的情況是令人興奮的。"