火星深處存在液態(tài)水

胡德良

在具有30多億年歷史的火星南極冰蓋周圍坐落著一片“南極高原”，那里地勢平坦，常年冰封。但是，如果探測器能夠探測到冰面之下大約1500米深的冰蓋底部，就會發(fā)現(xiàn)那里潛伏著一個面積比曼哈頓島大將近3倍的液態(tài)水湖泊。

液態(tài)水的發(fā)現(xiàn)

意大利科學家團隊利用高級雷達探深儀MARSIS，發(fā)現(xiàn)了這個至少有幾米深的湖泊。這是當今火星上首個已知的液態(tài)水庫，它是在火星上尋找生命的關(guān)鍵。

MARSIS利用低頻雷達脈沖波束繪制了火星的地下結(jié)構(gòu)，這些波束可以到達地面以下幾千米的深處。低頻雷達脈沖波束會暢通無阻地通過大多數(shù)物質(zhì)，但是每當遇到不同物質(zhì)之間的分界線（如冰和基巖之間的界面）時，脈沖波束就會反射回探測器，尤其是水界面的反射更為強烈，在數(shù)據(jù)的可視化信號中特別明亮的。

早在2007年，科學家就對火星南極冰蓋之下的亮點進行了初步探測。后來，這支意大利研究團隊重新調(diào)整了MARSIS，于2012年至2015年間，采用強化掃描模式對火星南極高原進行了29次勘察。在整個勘察活動中，MARSIS獲得的信息屢次表明，冰蓋下有一個寬20千米的亮點依存于一個碗狀的凹陷處，其特征跟大量的液態(tài)水體相符。更準確地說，凹陷處充滿了水飽和沉積物，這些沉積物更像地下水道里的污泥。

數(shù)十億年前的火星，更像現(xiàn)在的地球，擁有大量的水。天體生物學家推測，那時火星上要形成生命可能沒有任何困難。但是在生命有望生存的時期，不知為何火星的演化“迷失了方向”，轉(zhuǎn)變?yōu)橐活w干涸的天體。如今，到火星執(zhí)行任務的機器人仍然能夠發(fā)現(xiàn)曾經(jīng)火星的印記，如巖石上形成的一片片水冰霜凍區(qū)、著陸器腿部冷凝的水滴等。此外，盛夏時期，軌道探測器也能探測到溪水從隕石坑壁流下的痕跡。或許，會有生命以一種特定的方式存活了下來。如果是這樣的話，它們將不得不面對水分迅速消失在稀薄的冷空氣中，地表變得干燥無比的惡況，艱難地掙扎。由于火星的重力場非常弱，期間一些水可能會消失于太空中，但有很大部分水還是留存了下來，凍結(jié)于表面之下。而從現(xiàn)在探得的情況看，并不是所有埋藏在表面之下的水都被凍結(jié)了。

生命存在的條件

無論是在地球冰川之下還是火星冰蓋之下，水的融化機制大致是相同的：從下部涌出的熱流與從上方壓下來的大塊隔熱覆蓋層相結(jié)合，形成融水湖。在地球上，這樣的湖泊通常由水道連接，形成類似于支流的水網(wǎng)，伸展到冰蓋之下的廣闊區(qū)域。

20世紀80年代末期，行星物理學家史蒂夫·克利福德（Steve Clifford）開始探索火星南極和北極冰蓋之下的水文活動，研究這兩處水文活動的相似性，以及這種活動是否可以將融水送達全球范圍的蓄水層。根據(jù)克利福德假設的情況，蓄水層應該存在于火星的永久凍土之下。

克利福德的模型表明，如果火星尚有大量液態(tài)水存在，就可能形成一個跨越全火星的庇護所，容納很久以前從星球表面撤退下來的生命。那么我們就有理由相信：起源于火星上的生命，有可能經(jīng)過進化適應了地表之下的環(huán)境，生存至今。如果在火星南極高原表面之下1500米的地方的確擁有液態(tài)水，那么液態(tài)水也可能存在于更深的地方。如果火星一個區(qū)域擁有適合生命生存的條件，而該區(qū)域跟存在液態(tài)水的其他區(qū)域之間具有液壓連續(xù)性，那么火星表面之下就可能擁有一個從火星早期保存了下來的、規(guī)模可觀的生物圈。

此外，要在火星地下形成一個水環(huán)境，還需另外一個關(guān)鍵因素，那就是從巖石和沉積物中浸出的、起著防凍劑作用的礦物鹽。假如那里真有生命存在，也將不得不與其進行抗爭。礦物鹽彌散于融水之中，所產(chǎn)生的鹽水在遠遠低于典型的純水冰點時仍會處于液體狀態(tài)。研究人員了解到，這樣的礦物鹽大量存在于火星的巖石中，而且極有可能是先前在火星表面上觀察到的露珠樣水滴和隕石坑壁溪流形成的原因?？死５孪Ｍ鹦潜砻嫦碌牡責釁^(qū)能夠為該區(qū)域充分加熱，形成液體水庫，而且其鹽度還不至于傷及生命。事實上，這樣的熱區(qū)說也為研究團隊最近發(fā)現(xiàn)的湖泊提供了依據(jù)。

生物環(huán)境的保護

由于MARSIS儀器缺乏足夠的靈敏度和分辨率，無法準確地測出沉積層的厚度，也無從得知該沉積層是否跟其他的水體相連。因此，未來研究人員將給下一代軌道探測器搭載更加高級的雷達探測儀。但是出于對火星的保護，目前沒有任何火星航天計劃。如果將來啟動了火星航天計劃，也許就能夠?qū)鹦巧系娜谒M行直接采樣。

需要注意的是，我們的調(diào)查研究不能對火星造成污染。不然不僅會使任何生命探測實驗的結(jié)果變得模棱兩可，而且可能會使全火星范圍內(nèi)互相關(guān)聯(lián)的棲息地遭到污染，這對火星上可能存在的生物圈造成非常嚴重的影響。