科學家首度在火星上發現20公里寬的地下湖泊,這或許可以解開火星人的神祕面紗,而且還為搜尋外星生命的研究提供了新目標!

這張影像是由軌道衛星所拍攝的火星南極冰冠,科學家利用雷達發現下方可能有大量液態水!
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太陽系外側的衛星擁有大量液態水或許已經不稀奇了,但要在火星上找到大量液態水可就沒那麼容易了。不過,現在科學家終於辦到了!

科學家利用雷達掃描這顆紅色行星,發現在南極地表下方約1.6公里的地方,有個穩定的液態鹹水湖泊,寬度約20公里左右。更讓人興奮的是,這可能不是火星唯一的地下湖泊!

「還有其他的地方也有類似的特徵,沒道理認為這是唯一的地下湖泊。」義大利羅馬第三大學(Roma Tre University)的愛琳娜.佩蒂內利(Elena Pettinelli)表示,由她所合著的火星地下湖泊論文刊登在7月25日出版的《科學》期刊上。

如果證實火星真有地下湖泊,這就可以解答火星古代海洋的消失之謎,未來人類前往火星殖民,也能靠地下湖泊獲得水資源。對天文生物學家來說,這個發現更是讓人興奮,地下湖泊可能是外星生命的理想棲息之地呢!

「在地球上的這種環境,像是南極,就有細菌存在,」佩蒂內利說:「冰層深處可能有細菌存在。」

火星曾經綠意盎然?!

數十億年前的火星可能像今日的地球一樣溫暖,並且有大片海洋覆蓋。但現在的火星,卻成了乾燥荒蕪的沙漠。這些曾經濡溼、沖刷、翻攪火星砂土的大量液態水,現在究竟到哪去了?數十年來,科學家一直試圖解答這個問題。

到目前為止,科學家在火星上發現水的新聞,你可能已經聽過很多次了。但過去所發現的水,要不是存在時間相當短暫,就是很難真正獲取。有些是徘徊流連在大氣中,有些則是被禁錮在極冠的永久凍土裡,另一些則是季節性地往下滲透到隕石坑的斜坡。我們所發現的液態水數量,與古老火星海洋的水量相差甚遠,也很難利用這些液態水來種植作物。

「我們知道火星表面過去曾有大量的水,但我們不知道現在這些水到哪去了?」科羅拉多大學博爾德分校的鮑比.布勞恩(Bobby Braun)表示。因此科學家假設,有些消失的水可能被困在含有大量液體的地下含水層中。

但是一直要到本世紀初期,人類才首度發射能夠偵測火星地下水的太空船。

其中一艘就是歐洲太空總署的火星快車號(Mars Express),這艘太空船自2003年開始,就一直繞行距離太陽第四近的岩質行星。太空船上有個特殊的儀器──「火星地底與電離層遙測雷達」(MARSIS),能夠利用雷達脈衝來觀察火星地表下方的情形。這個儀器的原理是向火星球發射低頻的無線電波,無線電波會穿透火星地表,直到被地質結構和分層的邊界反彈。科學家研究太空船所接收到的反射回波,就能推測火星地表下方的可能狀況。

2008年,MARSIS團隊發現了閃爍的亮光,這些亮光可能來自結凍冰層交錯覆蓋的火星南極附近。在地球上,鹹水湖泊會產生最明亮的雷達反射。因此,科學團隊決定要仔細觀察這個區域。


↑↑↑↑↑101科學教室:火星的第一堂課。數千年來,人類一直對火星血紅般的色調和孕育生命的可能性相當著迷。讓我們一起來了解這個從氣體和塵埃當中誕生的紅色行星,以及火星的極冠冰冠對我們已知的生命形式有何啟示。

 

他們花了好幾年時間收集很多數據,但這些資料並不全都有用。2012年,他們終於收集到足夠的觀測資料,而能進一步拼湊出事物的全貌。在那之後,科學家又花了三年時間以及29次的太空船飛越觀測,才獲得足夠的資訊。

「我們知道那裡一定有些東西,我們非常好奇,非常想知道那兒的地表下方究竟藏了什麼。」佩蒂內利回憶說:「我們進行了一些非常困難的數據分析。」

要釐清MARSIS的數據並不容易。在接下來的兩年裡,科學團隊仔細彙整處理了這些觀測結果,竭盡所能地排除其他可能性,例如更深層的乾冰。

科學家比較火星和地球上的反射模式,最後他們相信這是藏在冰層下方的湖泊。他們推測這個湖泊可能有數公尺深,而且含有各種鹽分,因此在極低的溫度下還能維持液態。

火星快車號的科學團隊將這個發現與格陵蘭和南極洲冰層下方的湖泊相類比,在地球上的這些冰下湖泊有的非常巨大,當然也足以孕育我們所知的生命形式。

如果不是湖,那會是什麼?

但不是每個人都相信,這個「湖泊」真的是個湖。即使是根據此團隊的說法,他們所發現的也可能是一大團潮溼的爛泥巴,更像是泥濘的沉積物,而不是龐大的液態水體。佩蒂內利表示,要確定這些結構的真正性質,需要另一種不同的儀器。

「我們無法在兩個可能性之中做出抉擇,因為擁有的資訊不足,無法判斷這是個湖泊,或是富含水分的沉積物,像是含水層。」佩蒂內利說:「但如果是湖泊,那就更有趣了。」

除了火星快車號,還有另一艘配備地面穿透雷達的軌道衛星,正在環繞火星運行,這讓整件事更曲折離奇。

「我們沒有看到這樣的反射物。」史密森尼國家航空太空博物館的布魯斯.坎貝爾(Bruce Campbell)說,他是美國航太總署火星偵察軌道衛星(MRO)上的淺地層雷達(SHARAD)儀器操作團隊成員之一。

自2006年以來,MRO就在火星軌道上運行,這艘太空船的雷達對火星地表進行了大範圍的掃描,期間也曾多次通過南極層狀沉積物的上方,但並沒有發現任何類似水體的反射情形。

黑暗的盆地和明亮的極冠是火星上相當明顯的特徵。
PHOTOGRAPH BY NASA, JPL, USGS

亞利桑那大學的傑克.霍爾特(Jack Holt)說,這很可能是因為MRO的雷達使用不同的波長,或許這些波長的電波在尚未抵達可能的水體深度之前,就被極地的冰層散射了。但他也指出,如果是液態湖泊這麼會反射的物質,SHARAD應該要能夠偵測到才對。

「除了金屬之外,鹽水是我們所能想到會對雷達產生最強反射的東西了,」他說:「如果是湖泊的話,那就表示會有著光滑如鏡面一般的反射,SHARAD比較有可能偵測到。但如果是飽和的沉積物,那表面會更為粗糙,SHARAD可能就偵測不到訊號了。」

總之,科學家亟欲證實這個發現,包括MARSIS的科學團隊。

「我認為,我們已經嘗試了各種方法來排除訊號來自液態水的可能性,而且我們做得很好。」佩蒂內利表示:「所以我們現在還滿相信這個推論,當然,我們也希望將來能有更多其他數據,讓我們更加確定。」


↑↑↑↑↑如果真有火星生命,牠們靠什麼吃飯呢?

有水希望就大

如果那裡真的有液態湖泊,這些鹹水可能有助於揭開火星海洋消失之謎。尋找外星智慧研究所(SETI Institute)的娜塔莉.卡布羅爾(Nathalie Cabrol)說,這也為火星的水文循環提供了線索,地下的含水層可能來自於兩極極冠的融冰,還包含了從南部高地往北流動的大量液態水。

「你可以猜到,火星的兩極會有非常潮溼的沉積物,或是像透鏡般的液態水,」她說:「這裡就是我們推測會有水體存在的地方。」

卡布羅爾對這些存在奇怪地方的水並不陌生,因為她在地球上的工作就是研究與火星類似的地理環境,有時候甚至需要潛入分布在高聳安第斯山脈群峰間的湖泊。無論MARSIS發現的訊號是潮溼的沉積物,還是真正的湖泊,她說這都很讓人興奮。

「我們在這裡看到可能有水存在,可能適合生物居住……礦物質裡可以產生養分,」她說:「還需要的是能量來源……如果最近在火星兩極區域有火山現象發生,那這絕對會成為適合生命生存和尋找外星生命的絕佳目標。」

另一方面,她也指出,「如果想要前往此處,可能有很大的問題,因為這裡屬於行星保護的特殊區域。」她指的是為了防止適居環境遭受行星際汙染的聯合國法規。

對將來想要殖民火星的人類來說,這個新發現的水源也是我們希望能夠利用的資源,雖然這可能不是馬上就能辦到的事。

「我認為到火星的第一批人類,不太可能往下鑽探數公里深。」國家地理火星系列的顧問,也是美國航太總署前首席技術專家布勞恩說。

「但我認為,如果這真的是個湖泊,那麼可能還有其他更接近地表的類似水體,」他說:「如果我們知道在地表下方數十公尺深處,就有一大堆水的話,那麼將來計畫建立火星基地的人類,當然會想弄清楚這一切。」

撰文:NADIA DRAKE

編譯:林宇威

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