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

火星上的液态水存在时间可能不足以令其形成生命

火星上的液态水存在时间可能不足以令其形成生命以前，科学家们相信只有液态水才能塑造火星上的沟壑，因为地球上就是这样。没有考虑到的是升华，即物质从固态直接转变为气态。升华就是二氧化碳冰消失的过程（有时水冰也会经历这种过程）。冰冻的二氧化碳在火星上随处可见，包括在沟壑中。当二氧化碳冰在这些沟壑中升华时，产生的气体会将碎石进一步推向斜坡，并继续塑造斜坡。在荷兰乌得勒支大学行星研究员隆内克-罗伊洛夫斯（LonnekeRoelofs）的带领下，一个科学家小组发现，二氧化碳冰的升华可能塑造了火星沟壑，这可能意味着火星上最近出现液态水的时间可能比以前想象的要早。这也意味着火星上可能出现生命并繁衍生息的时间窗口可能更短。"在火星大气条件下，二氧化碳冰的升华可以使沉积物流动，并形成类似于在火星上观察到的形态，"Roelofs和她的同事在最近发表于《地球与环境通讯》（CommunicationsEarth&Environment）上的一项研究中说。进入稀薄空气地球和火星沟壑的形态基本相同。不同的是，我们可以肯定，液态水是它们在地球上形成并不断塑造和再塑造的幕后推手。这种活动包括开凿新的沟道，将更多的碎石带到沟底。古代火星可能有足够稳定的液态水来完成这些活动，而现在的火星表面却没有足够的液态水来维持这种活动。这就是升华的作用所在。在物质开始流动的同时，火星表面也出现了二氧化碳冰。在研究了类似的观测结果后，研究人员假设这些流动是在冰冻的二氧化碳升华时被气体向下推动的。由于火星上的气压较低，升华产生的气体流量比在地球上要相对大一些--足以使物质的流体运动成为可能。有两种方法可以触发升华，使这些流体运动起来。当沟谷中较暴露区域的一部分坍塌时，尤其是在陡坡上，被太阳加热的沉积物和其他碎屑会掉落在较阴凉区域的二氧化碳冰上。坠落物产生的热量可以为冰霜升华提供足够的能量。另一种可能性是，二氧化碳冰和沉积物会从沟壑中脱离，落到较热的物质上，这也会引发升华。实验室中的火星这些想法存在一个问题：由于目前人类还没有登陆火星，因此无法对这些现象进行现场观测，只能通过航天器传回图像和数据。因此，一切都是假设。研究小组必须建立火星沟壑模型，以便实时观察火星沟壑的活动。为了在实验室中重现红色星球的部分地貌，罗伊洛夫斯在一个特殊的环境舱中建造了一条水槽，模拟火星的大气压力。它足够陡峭，物质可以向下移动，足够寒冷，二氧化碳冰可以保持稳定。但研究小组还在相邻的斜坡上增加了较暖的坡度，以便为升华提供热量，从而推动碎片的移动。他们对火星上可能出现的两种情况进行了实验：热量来自二氧化碳冰层下方，而温暖的物质则被浇筑在冰层之上。这两种情况都产生了假设的那种流动。为了进一步证明在特定条件下会发生由升华驱动的流动，他们又进行了两次实验，一次是在类似地球的压力下，另一次是在没有二氧化碳冰的情况下。这两个实验都没有产生气流。研究人员在研究报告中说："这些实验首次提供了直接证据，证明在火星大气条件下，二氧化碳升华可以使颗粒流动并维持下去。"研究人员在研究报告中说："因为这项实验表明，沟壑和类似的系统可以由升华而不仅仅是液态水形成，这就提出了一个问题：火星表面有足够的液态水供应，可供生物（如果有的话）生存多长时间。火星的适居期可能比人们曾经认为的要短。这是否意味着火星上从未有过生物？不一定，但罗洛夫斯的发现可能会影响我们对未来行星宜居性的看法。"《地球与环境通讯》，2024年。DOI:10.1038/s43247-024-01298-7...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1426508.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1426508.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

JUICE航天器正利用无线电波寻找液态水：从地球到木星的冰卫星

JUICE航天器正利用无线电波寻找液态水：从地球到木星的冰卫星欧空局的木星冰月探测器"Juice"将利用一套遥感、地球物理和现场仪器对这颗巨型气体行星及其三颗大型含海卫星--木卫三、木卫四和木卫三--进行详细观测。这项任务将确定这些卫星作为行星天体和可能的栖息地的特征，深入探索木星的复杂环境，并将更广泛的木星系统作为整个宇宙中气体巨行星的原型进行研究。资料来源：欧空局现在，这个仪器已经搭载在"JUICE"号航天器上，正在前往木星的冰质卫星木卫三的途中，而且还将搭载在今年晚些时候发射前往欧罗巴的"欧罗巴快船"号航天器上。我们有望从这些任务中了解到什么，以及如何利用透冰雷达进行未来的行星探索。罗马特雷大学的埃莱娜-佩蒂内利（ElenaPettinelli）博士在利用透冰雷达进行行星探测方面有着丰富的经验，她在最近举行的欧洲地球科学联盟大会EGU24上发表的演讲中深入探讨了这项技术的用途。佩蒂内利博士是在火星上发现冰川下稳定液态水体的团队成员之一，她将追溯冰穿透雷达在行星探测中的历史应用，然后深入探讨冰穿透雷达在液态水定位和定性方面的未来用途。科学家们希望利用冰穿透雷达来确定木卫二卫星冰面下水的深度和化学性质。佩蒂内利博士解释说，雷达的穿透深度与冰的盐度有关；盐度较高的冰会在更大程度上阻碍雷达的传输。她说："根据无线电波的行为，我们或许能更好地判断出盐的分布情况，"她的团队随后通过实验室实验对其进行了地面实验。佩蒂内利博士说："我们可以利用所有这些信息来加深我们对太阳系液态水分布的了解。附近天体中发现的水的数量比我们二三十年前想象的要多得多，使用这种技术来试图了解水可能在哪里，真的很有趣。"编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1428561.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1428561.htm

马齿苋被发现是一种能够从容抵御干旱的“超级植物”

马齿苋被发现是一种能够从容抵御干旱的“超级植物”研究杂草可能是农业科学家未来发展抗旱作物的关键。在一个被气候变化困扰的世界里，一种常见的杂草为如何开发抗旱作物提供了关键的提示。据耶鲁大学的科学家称，马齿苋（其实也被我们视为一种野菜）结合了两种不同的代谢途径，产生了一种独特的光合作用，使该植物能够抵御干旱，同时保持极高的产量。研究人员最近在《科学进展》杂志上发表了他们的发现。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1328433.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1328433.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