新证据表明火星的南极冰盖下可能有液态水

新证据表明火星的南极冰盖下可能有液态水他们的发现与之前的穿冰雷达读数是一致的，这些读数最初被解释为表明冰下可能存在一个液态水区域。对于仅基于雷达数据的液态水的解释存在分歧，一些研究人员认为雷达信号不是由液态水引起的。这些发现发表在《自然-天文学》杂志上，利用雷达以外的数据提供了第一线独立证据，证明火星南极冰盖下存在液态水。左边的面板显示了火星南极的表面地形，南极冰盖的轮廓为黑色。浅蓝色的线表示建模实验中使用的区域，绿色的方块表示包含推断的冰川下水的区域。该区域的冰层厚度约为1500米。右边的面板显示了由剑桥大学领导的研究小组确定的表面起伏。可以看到红色的区域，它比区域地形高出5-8米，上游有一个较小的凹陷（比区域地形低2-4米）（向图像的右上方）。黑色的轮廓显示了由轨道雷达推断出的水的区域。资料来源：剑桥大学领导这项研究的剑桥大学斯科特极地研究所的尼尔-阿诺德教授说："新的地形证据、我们的计算机模型结果和雷达数据的结合，使得今天火星上至少有一个冰川下的液态水区域存在的可能性大增，而且火星必须仍然有地热活动才可以保持冰盖下的水的液态。"与地球类似，火星在两极都有厚厚的水冰帽，加起来大约相当于格陵兰冰原的体积。然而，由于冰冷的火星气候，火星上的极地冰盖以前被认为是一直冻成固体的，与地球上的冰层不同，地球上的冰层下面是充满水的通道，甚至是大型冰川下湖泊。2018年，来自欧洲航天局火星快车卫星的证据挑战了这一假设。该卫星装备了名为MARSIS的穿冰雷达，可以看穿火星南部的冰盖。它显示了冰层底部的一个区域强烈反射雷达信号，这被解释为冰盖下的液态水区域。然而，随后的研究表明，存在于火星其他地方的其他类型的干燥物质如果存在于冰盖之下也可能产生类似的反射模式。鉴于寒冷的气候条件，冰盖下的液态水需要额外的热源，例如来自地球内部的地热，其水平高于当今火星的预期水平。这使得确认这个湖的存在需要等待另一个独立的证据。在地球上，冰川下的湖泊会影响上覆冰层的形状--其表面地形。冰川下的湖泊中的水降低了冰层和它的床之间的摩擦力，影响了冰在重力作用下的流动速度。这反过来又影响了湖泊上方的冰原表面的形状，通常在冰原表面形成一个凹陷，然后是进一步向下流动的一个凸起区域。该团队还包括来自谢菲尔德大学、南特大学、都柏林大学学院和开放大学的研究人员，他们使用一系列技术来检查来自美国宇航局的火星全球勘测者卫星的数据，即火星南极冰盖部分的表面地形，该部分的雷达信号被发现。他们的分析显示了一个10-15公里长的表面起伏，包括一个凹陷和一个相应的凸起区域，两者都偏离周围的冰面数米。这在规模上与地球上冰川下的湖泊起伏相似。研究小组随后测试了观察到的冰面起伏是否可以用冰床的液态水来解释。他们对冰流进行了计算机模型模拟，以适应火星上的具体条件。然后，他们在模拟的冰原床层中插入了一块床层摩擦力降低的区域，如果有水存在，将使冰层滑动并加速前进。他们还改变了来自星球内部的地热的数量。这些实验在模拟的冰面上产生了起伏，其大小和形状与研究小组在真实冰盖表面观察到的相似。模型产生的地形起伏和实际的航天器观测结果之间的相似性，加上早期的穿冰雷达证据表明，在火星的南极冰盖下面有液态水的积累，而且火星地下的岩浆活动相对来说最近才发生，以便使水保持液态所需的强化地热。阿诺德说："从火星回来的数据的质量，包括从轨道卫星和着陆器回来的数据，我们可以用它来回答关于火星表面甚至下面的条件的真正困难的问题，使用我们在地球上使用的同样的技术。使用这些技术来发现其他行星的情况是令人兴奋的。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1331517.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1331517.htm

“祝融号”发现火星低纬度地区存在液态水

“祝融号”发现火星低纬度地区存在液态水“更重要的是，我们进一步研究认为，沙丘表面的含水特征，并不是地下水和二氧化碳导致的，而是因为降霜或降雪。”5月4日，论文通讯作者、中科院地质与地球物理研究所研究员秦小光告诉科技日报记者。火星上是否存在液态水，一直是大众关注的焦点，对星际移民、理解近代火星气候演化具有重要意义。如果存在液态水，就说明火星可能有适宜生存的环境，乃至存在生命。过去的研究已证明，早期火星曾存在大量液态水。后来，由于大气层消失，火星气候环境发生了重大转变，极低的气压和水汽含量导致今天火星上液态水难以稳定存在，只能以固态或气态的形式存在。然而，美国“凤凰”号火星探测器机械臂上观测到的液滴证明，当前火星高纬度地区夏季可以出现含盐液态水；同时，数值模拟也显示，适合液态水存在的气候条件可以短暂出现在当今火星的某些地方。“但是，气温最高的火星低纬度地区是否存在液态水，至今仍然缺少直接的观测证据。”秦小光说。2021年，我国天问一号火星任务搭载的“祝融号”火星车成功着陆于乌托邦平原南部边缘，该地区位于火星低纬度地区。截至2022年5月休眠，“祝融号”火星车工作了350多个火星日，行程约2000米，获得了大量宝贵的科学探测数据。“这为研究上述问题提供了极好的条件。”秦小光强调。利用“祝融号”搭载的导航地形相机、多光谱相机和火星表面成分探测仪，研究人员对该地区沙丘表面的微观形貌特征和物质成分特征开展了深入研究；同时，结合“祝融号”火星气象仪的实测数据和其他火星探测器的地表观测气象数据，研究人员确定，该地区含盐沙丘表面的含水特征，与降温时发生的降霜或降雪有关。“含盐沙粒能够促使霜雪在低温下融化形成含盐液态水，盐水干燥后，硫酸盐、蛋白石和铁氧化物等含水矿物会胶结沙粒，形成风沙团粒乃至结壳，结壳进一步干燥会形成龟裂。”秦小光解释，后期的再次降霜降雪，在结壳上又会进一步形成多边形脊和带状水痕等液态水活动痕迹。在晚亚马逊纪40万年至140万年以来的多次火星地轴大倾角时期，火星水汽从极地冰盖向赤道方向的扩散传输，导致火星低纬度地区多次出现湿润的环境。由此，研究人员提出，火星地轴大倾角时，低纬度地区的低温有助于降霜降雪，进而导致含盐沙丘表面结壳和团粒化，造成沙丘固化并留下液态水的活动痕迹。秦小光表示，这项研究填补了在火星低纬度地区存在液态水地面观测证据的空白，揭示了在表面温度相对温暖、适宜的低纬度地区，现代火星仍然可以出现潮湿的环境。这一发现对理解火星气候演化历史、寻找宜居环境具有非常重要的意义，也为未来寻找生命提供了关键线索。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1358263.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1358263.htm

研究火星地貌结构中的碎屑流后 天文学家在对火星液态水的存在有了新见解

研究火星地貌结构中的碎屑流后天文学家在对火星液态水的存在有了新见解"火星大气中95%都是二氧化碳，"LonnekeRoelofs解释说。"在冬天，气温会降到零下120摄氏度以下，这足以让大气中的二氧化碳结冰"。在冷冻过程中，二氧化碳气体可以直接变成二氧化碳冰，而跳过液相。这个过程类似于地球上的霜冻，水蒸气形成冰晶，给大地铺上一层白色的薄膜。春季气温较高，加上火星大气稀薄，二氧化碳冰会直接蒸发回气体，再次跳过液相。火星上沟壑地貌的卫星图像，由火星勘测轨道飞行器上的HiRISE（高分辨率成像实验）相机拍摄。沟壑两侧可见白色的二氧化碳冰。图片来源：NASA/JPL-加州理工学院/亚利桑那州立大学"我们称之为'升华'。由于火星气压低，这个过程极具爆炸性。产生的气压将沉积物颗粒推开，导致物质流动，类似于地球上山区的碎屑流。即使在没有水的情况下，这些流动也能重塑火星地貌，我的研究结果表明，火星上存在生命的几率比以前想象的要小。"长期以来，科学家们一直假设二氧化碳冰可能是这些火星地貌结构背后的驱动力。"但这些假设主要基于模型或卫星研究，"Roelofs解释说。"通过在所谓的'火星舱'中进行实验，我们能够模拟火星条件下的这一过程。利用这种专门的实验设备，我们可以直接亲眼研究这一过程。我们甚至观察到，在火星条件下，由二氧化碳冰驱动的碎屑流的流动效率与地球上由水驱动的碎屑流一样高"。LonnekeRoelofs在英国米尔顿凯恩斯开放大学的火星舱旁。图片来源：乌得勒支大学"我们确信火星表面曾经有水。这项研究并不能证明这一点，"Roelofs说。"但是，生命的出现很可能需要一个存在液态水的漫长时期。以前，我们认为这些地貌结构是由水驱动的碎屑流形成的，因为它们与地球上的碎屑流系统相似。我的研究现在表明，除了以水为动力的碎屑流之外，冰冻二氧化碳的升华也可以成为这些火星沟壑地貌形成背后的驱动力。这将火星上水的存在推向了更久远的过去，使得火星上出现生命的几率变小。这使得我们比想象中更加独特。"但是，是什么让人们对3.3亿公里外的风景感兴趣呢？"火星是我们最近的邻居。它是唯一一颗接近太阳系'绿色区域'的岩石行星。该区域距离太阳足够远，可以存在液态水，这是生命存在的先决条件。因此，我们有可能在火星上找到关于生命如何发展的答案，包括潜在的地外生命。"此外，研究其他星球上景观结构的形成是我们跳出地球环境的一种方式。你可以提出不同的问题，从而对地球上的过程有新的认识。例如，我们在地球上也能观察到火山周围火成碎屑流中气体驱动的碎屑流过程。因此，这项研究有助于更好地了解陆地火山灾害。"编译自:ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1425053.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1425053.htm

火星南极表面下的明亮反光更有可能是地质层的结果 而不是液态水

火星南极表面下的明亮反光更有可能是地质层的结果而不是液态水根据康奈尔大学天文学家的一项研究，火星南极表面下的明亮反光，更有可能是地质层的结果，而不是液态水。研究人员在《自然-天文学》杂志上发表了他们的发现。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1326957.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1326957.htm

火星融化之谜：沟壑可能是近期液态融水形成的

火星融化之谜：沟壑可能是近期液态融水形成的美国宇航局火星勘测轨道飞行器上的高分辨率成像科学实验（HiRISE）相机拍摄的TerraSirenum及其沟壑的图像。图片来源：NASA/JPL/亚利桑那大学这项研究最近发表在《科学》（Science）杂志上，研究重点是火星上的沟壑，这些沟壑与地球上南极洲干谷（DryValleysofAntarctica）形成的沟壑极为相似，都是冰川融化的水侵蚀造成的。包括布朗行星科学家吉姆-海德（JimHead）在内的科学家们建立了一个模型，该模型模拟了当火星上的条件允许火星变暖超过冰点温度时的甜蜜点，当火星表面和地下的冰融化时，火星上就会出现液态水时期。研究人员发现，当火星的轴线倾斜到35度时，大气的密度就会变得足够大，从而在沟壑位置出现短暂的融化现象。随后，他们将模型中的数据与火星历史上的一些时期进行了比对，据信当时火星上的TerraSirenum地区的沟壑从高海拔点迅速向下扩展--如果没有水的偶尔出现，这种现象是无法解释的。布朗大学地质科学教授海德说："我们从自己和其他人的大量研究中得知，在火星历史的早期，地表有流水，有山谷网络和湖泊。但是大约30亿年前，所有的液态水都消失了，火星变成了我们所说的超干旱或极地沙漠。我们在这里表明，即使在那之后和最近的过去，当火星的轴倾斜到35度时，它的温度也足以融化冰雪，使液态水重新出现，直到温度下降，液态水再次冻结。"这些发现有助于填补关于这些沟壑如何形成的一些空白，包括沟壑的起点有多高，侵蚀有多严重，以及沟壑沿着陨石坑侧面延伸多远。以前的理论认为，火星沟壑是由二氧化碳霜造成的，二氧化碳霜会从土壤中蒸发，导致岩石和碎石从斜坡上滑落。这些沟壑的高度让许多科学家推测，冰川融水一定与此有关，因为它们沿着山坡滑下的距离很远，而且沟壑看起来被侵蚀得很厉害。由于火星上的液态水消失已久，要证明火星上可能存在液态水一直是个难题，因为火星上的温度通常徘徊在冰点以下70度左右。新研究的结果表明，沟壑的形成是由冰融化期和一年中其他时间的二氧化碳霜蒸发所驱动的。研究人员发现，在过去的几百万年里，这种情况可能反复出现，最近一次出现在大约63万年前。他们说，如果当火星的地轴倾斜到大约35度时，在他们所观察的地区的沟壑位置存在冰，那么冰融化的条件就会成熟，因为温度会上升到273开尔文度以上，相当于大约32华氏度。该研究的第一作者、布朗大学前研究员杰伊-迪克森（JayDickson）说："我们的研究表明，在过去的一百万年里，液态水能更好地解释全球沟壑的分布。水能以二氧化碳无法解释的方式解释沟壑的海拔分布。这意味着火星在过去的一百万年里已经能够产生足够体积的液态水来侵蚀沟壑，这在火星地质历史的尺度上是非常新的"。尽管研究人员对融水的可能性表示怀疑，科学家们也从未能模拟出火星上冰融化的合适条件，但他们坚信融水理论是准确的，因为他们曾在南极洲亲眼目睹过类似的地貌。在南极洲，尽管气温很低，但太阳的热量足以使冰融化，并产生沟壑活动。南极干谷上莱特谷沟壑形成的延时摄影。图片来源：布朗大学吉姆-海德提供的视频这项新研究是该团队几十年前开始的火星沟壑研究的延续。例如，在2015年的一项研究中，研究人员表明，如果火星轴线倾斜度足够大，火星上过去有可能存在水形成沟壑的时期。这些发现促使他们建立了倾斜度模型，并将其与已形成的沟壑的位置和高度相匹配。这篇论文重新提出了火星上是否可能存在生命这一根本问题。这是因为地球上的生命与液态水的存在息息相关。研究人员说，火星最终将再次倾斜到35度。"早期温暖潮湿的火星和我们今天看到的液态水火星之间会不会有一座桥梁呢？"海德说。"每个人都在寻找有利于生命形成、保存和延续的环境。任何可能在火星早期进化的微生物，都会在冰层中生存，然后在液态水中生存或繁衍。例如，在寒冷的南极环境中，为数不多的生物往往处于停滞状态，等待着水的到来"。这项研究还介绍了这些沟壑在未来火星探测任务中作为潜在目标的重要性。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1378793.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1378793.htm

中国科学家领衔团队研究证明火星北部曾存在海洋

中国科学家领衔团队研究证明火星北部曾存在海洋中国地质大学（武汉）地球科学学院肖龙教授领导的国际研究团队，通过综合分析“祝融号”火星车搭载的多光谱相机（MSCam）获取的科学数据，首次在火星表面发现海洋沉积岩的岩石学证据，证明了火星北部曾经存在过海洋。根据中国央视新闻报道，相关研究成果以《乌托邦平原海洋沉积岩的证据：祝融号火星车的观测》为题发表在综合性权威期刊《国家科学论评》。报道介绍，目前的火星寒冷干燥，缺乏流水与生命痕迹，但数十亿年前的火星环境或许大不相同。过去的研究已证明，早期火星曾存在大量液态水，并通过地貌分析和数值模拟提出过古海洋假说，认为古海洋区域形成了一个特殊的海洋沉积地质单元，被称为北方荒原组（VBF），但是缺少原位探测数据的支持。因此，火星北部平原是否存在过海洋一直是争议的焦点。中国天问一号火星任务搭载的“祝融号”火星车2021年成功着陆于火星北部平原东部的乌托邦平原南部边缘，位于前人所提出的古海岸线附近的北方荒原组，为查证是否存在古海洋沉积提供了机会。自着陆以来，“祝融号”一直在向南驶向潜在的海岸线区域，并对沿途出露的北方荒原组地层展开观测。“祝融号”行驶了约1921米，使用不同的成像和分析系统对露头和地表岩石进行详细的就位观测，其中导航和地形相机已经获得了106组全景图像，详细记录了“祝融号”行进路线附近许多岩石的表面形态与构造特征。肖龙介绍，“我们查看火星车车载相机传回的照片，发现这些裸露的岩石发育层理构造，显著不同于火星表面常见的火山岩，也不同于风沙沉积形成的层理构造，这些层理知识指示的双向水流特点，与地球滨—浅海环境中的低能潮汐流一致。”基于岩石影像，肖龙教授研究团队详细分析了“祝融号”火星车巡视区内石块的表面构造。研究团队在研究中发现段内的岩石通常保留有局部呈透镜状的交错层理组构，以多种小型交错层理为主，伴随少量透镜状压扁层理和小型水道结构的沉积构造。...