在無(wú)數(shù)的科幻小說(shuō)、電影中，人類都征服火星，移居火星；但人類想要移民火星，需要解決的問(wèn)題不僅僅是稀薄的大氣，高強(qiáng)度的輻射，還有“液態(tài)水”的問(wèn)題。現(xiàn)代火星是否存在液態(tài)水對(duì)于星際移民、理解近代火星氣候演化具有重要意義。

(資料圖片僅供參考)

早期火星上有液態(tài)水早已被證明。“鳳凰號(hào)”機(jī)械臂上觀測(cè)到的液滴證明當(dāng)前火星高緯度地區(qū)夏季可以短暫出現(xiàn)含鹽液態(tài)水，數(shù)值模擬也顯示在火星的中低緯地區(qū)在一年之中的某些時(shí)刻有液態(tài)水存在的可能性，但缺少直接的觀測(cè)證據(jù)。

近日，中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所秦小光研究員、王旭研究員、吳海斌研究員，聯(lián)合國(guó)家天文臺(tái)劉建軍研究員、任鑫研究員、中國(guó)科學(xué)院大氣物理研究所孫詠博士等20多人組成的團(tuán)隊(duì)，利用“祝融號(hào)”搭載的導(dǎo)航地形相機(jī)、多光譜相機(jī)和火星表面成分探測(cè)儀，對(duì)該地區(qū)沙丘表面的微觀形貌特征和物質(zhì)成分特征進(jìn)行了研究。首次發(fā)現(xiàn)了“祝融號(hào)”著陸區(qū)的沙丘表面存在結(jié)殼、龜裂、團(tuán)粒化、多邊形脊、帶狀水痕等表面特征，同時(shí)，通過(guò)光譜數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，沙丘表面富含含水硫酸鹽、蛋白石、含水鐵氧化物等物質(zhì)成分。

5月5日晚，秦小光研究員接受封面新聞?dòng)浾卟稍L，揭秘科學(xué)家在“火星找水”的過(guò)程。

如何在火星上找到水的？

研究“祝融號(hào)”傳回的全部照片找到液態(tài)水痕跡

“馬斯克想要移民火星，沒(méi)有水怎么行？火星上是否存在生命，前提就是有沒(méi)有水，因此大家都特別關(guān)心。人類對(duì)于火星的探測(cè)已經(jīng)幾十年了，其中一個(gè)重要任務(wù)就是在火星上找水。”秦小光研究員這樣說(shuō)到，“現(xiàn)在科學(xué)界基本可以確認(rèn)，幾十億年前早期火星上肯定是有水的，但大概從30多億年前的亞馬遜紀(jì)以來(lái)，伴隨著火星大氣的逃逸，氣壓急劇降低，溫度降低、水汽分壓降低，現(xiàn)在火星上基本上就看不到什么水。”

如今火星的水主要存在于高緯度地區(qū)極地的冰蓋里，在極地外也主要是以地下冰的形態(tài)在存在，液態(tài)水幾乎無(wú)法被發(fā)現(xiàn)。一直到“鳳凰號(hào)”在高緯度地區(qū)的發(fā)現(xiàn)，但中低緯地區(qū)卻始終沒(méi)有讓人興奮的發(fā)現(xiàn)。科學(xué)家通過(guò)大氣環(huán)流模型進(jìn)行了模擬，認(rèn)為在一年中的某些時(shí)候，低緯度的某些地區(qū)也能短暫出現(xiàn)液態(tài)水。

那么，問(wèn)題來(lái)了，低緯地區(qū)的水到底在哪兒？

2021年我國(guó)天問(wèn)一號(hào)火星任務(wù)搭載的“祝融號(hào)”火星車成功著陸于烏托邦平原（Utopia Planitia，UP）南部邊緣（109.925°E， 25.066°N），該地區(qū)位于火星北半球晚西方紀(jì)低地（northern lowlands）單元，屬于火星低緯度地區(qū)。截止冬季休眠，“祝融號(hào)”火星車工作了350多個(gè)火星日，行程約2千米，獲得了大量寶貴的科學(xué)探測(cè)數(shù)據(jù)。

中科院和國(guó)家天文臺(tái)的科學(xué)家們進(jìn)行了大量的工作，通過(guò)觀察“祝融號(hào)”發(fā)回的海量資料，發(fā)現(xiàn)在“祝融號(hào)”著陸區(qū)的沙丘表面存在結(jié)殼、龜裂、團(tuán)粒化、多邊形脊、帶狀水痕等特征。通過(guò)光譜數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，沙丘表面富含含水硫酸鹽、蛋白石、含水鐵氧化物等含水礦物。

秦小光說(shuō)，這些現(xiàn)象很可能與降溫時(shí)發(fā)生的降霜或降雪有關(guān)：“這些現(xiàn)象，比如說(shuō)多邊形脊，就是指液態(tài)的鹽水，沿著龜裂的縫隙流動(dòng)，然后繼續(xù)干燥，鹽析出之后沿著縫隙再結(jié)晶，最后突出地表而形成的。另外還有帶狀水痕，在地球上是一種特別常見(jiàn)的現(xiàn)象，比如說(shuō)一個(gè)池塘干涸了，就會(huì)出現(xiàn)類似的水痕。我們?cè)谡业竭@樣的現(xiàn)象之后，再結(jié)合氣象數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)在火星的中低緯度地區(qū)，降溫時(shí)是可以達(dá)到霜點(diǎn)的。”達(dá)到霜點(diǎn)，就意味著水汽可以從空氣里直接從氣態(tài)變成固態(tài)，以降雪和降霜的形式，進(jìn)一步形成更多的液態(tài)水活動(dòng)痕跡。

最近一次有水是在什么時(shí)候？

也許在上一季，也許在40萬(wàn)年前

找到了液態(tài)水的痕跡，那么這些痕跡是在什么時(shí)候形成的？換句話說(shuō)，形成這些水痕的時(shí)間是在什么時(shí)候？秦小光研究員笑著說(shuō)，“審稿人也問(wèn)了我同樣的問(wèn)題。要我回答，這個(gè)就難辦了!”

“一個(gè)現(xiàn)象要確定時(shí)間，可以用腳印來(lái)打個(gè)比方。你在地上看到一個(gè)腳印，問(wèn)這是什么時(shí)候踩的？誰(shuí)知道呢？也許是剛踩的，也許是一年前踩的，沒(méi)有直接的證據(jù)，很難說(shuō)得清楚。”

即便是很難說(shuō)出具體時(shí)間，科學(xué)家們還是通過(guò)一些現(xiàn)象給出了估計(jì)的時(shí)間。據(jù)秦小光研究員介紹，目前在行星科學(xué)里，唯一一個(gè)測(cè)年的方法就是通過(guò)研究隕石坑的直徑規(guī)模和數(shù)量等，用模型進(jìn)行估算。“祝融號(hào)”著陸區(qū)域的沙丘，形成于距今約40萬(wàn)—140萬(wàn)年前后，這就意味著沙丘停止活動(dòng)，最近的結(jié)殼時(shí)間可能是在40萬(wàn)年前，而在結(jié)殼上面又有水活動(dòng)的痕跡，所以能夠確定一個(gè)時(shí)間的上限。

與此同時(shí)，在這篇文章中，科學(xué)家們還提到通過(guò)觀察，發(fā)現(xiàn)了一個(gè)土塊。大家千萬(wàn)不要小看這個(gè)土塊，這個(gè)土塊表面碎裂后，在旁邊形成了一堆細(xì)末，而且與周圍的沙并不相連。這意味著現(xiàn)在的風(fēng)沙活動(dòng)并沒(méi)有對(duì)于這些細(xì)沙進(jìn)行改造，很可能跟最近一次的液態(tài)水活動(dòng)有關(guān)：“我認(rèn)為這暗示了土塊碎成沙的時(shí)間，應(yīng)該是很近很近的，甚至我個(gè)人認(rèn)為很可能這一切就發(fā)生在一個(gè)季度之前，一年前，或者幾十、幾百、幾千年前。不過(guò)，科學(xué)是嚴(yán)謹(jǐn)?shù)模瑥哪壳八莆盏目茖W(xué)證據(jù)來(lái)看，只能肯定的是火星中低緯地區(qū)在40萬(wàn)年以來(lái)，有水的活動(dòng)。”

秦小光研究員告訴記者，實(shí)際上火星上可以研究的內(nèi)容還有很多。很快，國(guó)家天文臺(tái)和中科院的科學(xué)家們合作研究的新成果還會(huì)在國(guó)際頂級(jí)期刊上發(fā)布。另外，后續(xù)還會(huì)進(jìn)行火星極地層狀地層的研究，該項(xiàng)研究涉及火星水循環(huán)的內(nèi)容。

封面新聞?dòng)浾?閆雯雯

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