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李会超:火星上发现了液态湖?这事还没有板上钉钉
关键字: 火星液态湖火星液态湖火星南极在人们的印象中,水是以液态存在的、可以流动的物质。虽然人们早就发现了水在火星的存在,却鲜见能够流动的液态水。火星表面的大气压强仅有地球海平面大气压的0.6%。在这种环境下,液态水不是被蒸发就是被迅速的冻结,很难以液态形式存在。最近,意大利的科学家利用欧空局“火星快车”探测器,在火星南极发现了液态水构成的地下湖泊存在的证据,首次在火星找到了大规模存在液态水的迹象,受到了全世界媒体的密集关注。然而,在为新发现兴奋和喝彩的同时,我们仍应该注意一个关键问题:地下湖是否真的存在,目前还没有彻底证实。
从格陵兰岛到火星南极
按照目前的探测,水在火星上主要以冰的形式存在,在南极和北极,都有大面积的冰盖结构。其中北极冰盖直接裸露在火星表面,而南极冰盖则隐藏于固态二氧化碳构成的干冰盖之下。科学家们推测,在38亿年前,火星的大气层比现在要更浓密,温度也比现在更高,能够允许大量的液态水存在于火星表面,甚至还形成了海洋。在火星表面,能够找到不少可能由水的流动而形成的地貌特征。然而,在现今的火星上,除了零星出现的液态水特征外,很难见到像南北极冰盖这样大规模的液态水分布。
(火星的南极冰盖)
三十年前,行星物理学家史蒂夫·克利福德提出了火星可能存在地下湖泊的假说。在地球上,地质学家们已经在南极洲和格陵兰岛的冰层下发现了地下湖。来自地球内部的热能融化了冰川的底部,从而形成了这些隐藏的湖泊。克利福德推测,在火星的南北极冰盖下可能也存在类似的过程。
2003年,欧空局发射的火星快车探测器给了科学家们证实这个假说的机会。火星快车上搭载的MARSIS仪器,能够发射0.8-6MHz的无线电波并接收火星表面和电离层的反射回波,利用合成孔径雷达等技术探测火星表面的地形地貌和电离层性质。更有趣的是,MARSIS仪器装备了两个设置不同的回波接收天线。通过对两个天线接收到的信号进行综合处理,MARSIS可以去除火星表面的回波,“过滤”出表层以下的内部结构回波,从而使科学家们能够货值火星内部的秘密。
(火星快车探测器,探测器周围伸出的杆状天线即为MARSIS仪器接收回波信号的天线)
从2008年开始,科学家们开始从MARSIS仪器在火星南极的观测数据中发现一些异常强烈的回波信号。在地球上,这种回波信号意味着冰层下方存在着液态水。然而,当时数据中的强回波区分布的并不连续。在分析仪器工作流程后,科学家们发现问题可能出自MARSIS的数据处理机制上:为了减小数据传输量,MARSISI会对观测数据做平均处理,可能导致了强回波区结构被抹平。为了进一步对强回波区进行研究,这些科学家在火星快车的存储器中专门开辟了一块区域,用以存储南极地区的高分辨率探测数据。
(意大利科学家通过MARSIS仪器得到的回波增强数据)
在收集了3年共29轨的数据后,科学家们开始了另一场“战斗”。由于他们收集到的仅仅是雷达回波信号,而不是直接反映物质构成的信息,他们必须不断排除如二氧化碳干冰层等其他造成类似回波特征的可能。最终,在对比了地球上的地下湖回波特征后,科学家们推断他们探测到的的确是液态水富集的火星地下湖。地下湖的直径不超过20公里,隐藏在南极冰盖表面以下约1.5公里的位置。地下湖水的温度处于零下数十度,但是其较高的含盐量量使其保持液态而没有冻结。
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- 责任编辑:孙武
- 最后更新: 2018-07-28 08:59:09
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