極冷的天氣，仍可能存在液態水體

　　地球上的南極，盡管年平均氣溫在零下60°C左右，但在冰層之下仍然有湖。

　　冰蓋可以起到隔熱保溫作用，使湖水與寒冷的地表隔絕。地球南極的冰蓋厚度達4.8公里，冰層的壓力可以降低水的冰點，冰蓋底部的溫度可以允許液態水體存在。

　　南極冰蓋下面的液態水體，就是用雷達波探測到的。雷達主動發射電磁波，并接收反射的回波。不同頻率的電磁波具有不同的穿透能力，頻率越低，穿透的深度越大。當電磁波通過冰層向下傳輸時，它們會在不同物質之間的界面反射回波，如冰層與基巖、含水的泥沙、液態水體之間的界面，都會反射回波。雷達沿著飛行軌道前進，不斷地進行測量，獲得地下的圖像。因此，雷達是探測地下物體的重要手段

　　現在，這種在地球南極證明有效的探測手段，被Orosei等應用到了火星上。由歐洲空間局主導的火星快車號探測器，在火星上空已經環繞飛行了12年，上面正好搭載了一臺低頻探測雷達。科學家們收集了2012年5月至2015年12月期間3年多的雷達探測數據，識別出一個20公里寬的異常明亮的反射體，而且在多個飛行剖面都存在。他們排除了許多可能的解釋，最后認為，這個反射體唯一的可能，是液態水體或含水的飽和泥沙沉積。

　　新發現的液態水體位于火星南極，中心位于東經193°，南緯81°附近。通過定量分析雷達信號發現，該特征的相對介電常數大于15，遠遠大于巖石和冰層的介電常數，而與含液態水物質的介電常數相當。

　　火星南極比地球上的南極洲更寒冷。火星南極冰蓋底部的溫度約為零下68°C左右，因此，1.5公里厚的冰蓋下，是不可能存在純凈的液體水體的。但是，含鹽的液態水體仍然可以存在。

　　也就是說，這次發現的液態水體是一個鹽湖，像前幾次發現的液態水一樣，仍然是鹵水。這是因為，如果在水中溶解了大量的鹽，水的冰點就會低得多。在地球上就發現了這樣的鹽水湖，在南極麥克默多干燥的山谷中，水的鹽度為200。在那里，零下13°C，水仍然沒有結冰，仍然保持液態。相比之下，海水的鹽度介于32和37之間，零下2°C時就會結冰。

　　在火星表面，科學家此前已經發現了鈉鹽、鎂鹽、鈣鹽，水中如果含有這些鹽類物質，可以將水的冰點降低到零下74°C。當位于冰蓋底部時，由于鹽類的存在，液態水體可以穩定存在。

　　天啊，74°C都不會結冰的水，該是多么濃的鹵水啊。此前，鳳凰號著陸腿上的露珠，以及斜坡上季節性凍融的液態水，都證明水中含有鹽類。

　　雷達回波探測到的液態水體(圖中黑色三角形圈出的地區)

　　液態水體導致了南極冰蓋移動嗎

　　火星距離地球最遠達4億公里，是太陽系中與地球最為相似的行星，也是唯一經改造后適合大規模移民的星球。中國首次火星探測任務將于2020年實施，將在一次任務中同時實現對火星“環繞、著陸、巡視”探測的目標。

　　在這次的新發現中，科學家推測，火星南極冰蓋下穩定的液態水體中，含有高濃度的高氯酸鹽。鹽水可以與基底的泥沙混合形成污泥，或在基巖上形成局部的鹽水池。這樣高濃度的鹽水中，可能會有生命嗎?我們仍然不得而知。根據我在青海看到的大量鹽湖推斷，這些鹽湖中，顯然不可能有魚這樣的大型生物，但一些耐鹽堿的微生物仍然是可能的。

　　這次發現的液態水體很大，寬20千米，相當于中蒙邊境的貝爾湖的大小。長白山天池寬才3.37千米，顯然要比天池大好幾倍。隨著中國、美國等國家開展新一輪的火星探測任務，有望獲得高分辨率的雷達探測數據，有可能探測到更小面積的液態水體。

　　與地球上的冰蓋一樣，火星極地冰蓋也是經歷了數千萬年才累積起來的。冰蓋的生長和收縮，記錄了火星的氣候變化歷史。這次在冰蓋下面找到液態水體，對將來利用冰蓋解讀火星氣候變化歷史十分關鍵。由于冰蓋底部水的摩擦力降低，將使水的流速增加，從而導致冰蓋移動。火星冰蓋的移動到底是什么原因導致的，是冰層的變形，還是冰蓋根本就沒有移動?這一問題有待于未來的探測任務來回答。

　　對于那些質疑將來火星移民可能性的人，我想強調一下，目前至少可以明確的是，火星上并不缺水。

　　很可能，人類移民火星不是夢。你，有這個打算嗎?

　　延伸閱讀：火星找水全記錄

　　進入航天時代以來，美國人毫無疑問是火星探測的寵兒。他們不僅保持著極高的成功率，而且接二連三的重大科學發現使美國至今保持著全球深空探測的領導地位。

　　1976年著陸火星表面的“海盜1號”和“海盜2號”是火星生命探索的先驅，其主要目標是探索火星上有無生物，希望通過生物科學實驗直接確定火星紅色土壤中是否存在生命，但結果并沒有獲得火星生命的證據。

　　進入新世紀以來，人類先后發射環繞火星的軌道器、著陸在火星表面的著陸器、巡視探測的火星車，開展了高分辨率的地形地貌成像，并運用了雷達探測、光譜、質譜和中子分析等多方面探測手段，獲得了流水侵蝕、河流沖擊扇和三角洲等地貌特征，發現了水成礦物和鹽湖沉積、沉積巖石地層，以及極地冰蓋、大氣中的甲烷和水蒸氣等系列證據，證明火星表面曾經有過大規模的水體活動，暗示火星曾經有過適宜生命繁衍的環境特征，并可能發育過生命。

　　2001年，奧德賽號發現水流痕跡：奧德賽號的全稱是2001火星奧德賽探測器(2001 Mars Odyssey)，于2001年4月7日發射升空，同年10月24日到達火星軌道。這是一顆環繞火星進行探測的軌道器，利用火星大氣阻力進行減速以進入環繞火星軌道。2002年1月，奧德賽號氣阻減速完成，同年2月19日開始科學任務。

　　奧德賽號耗資約2.97億美元，由洛克希德·馬丁公司研制，主要承擔火星探測漫游者(機遇號和勇氣號火星車)、鳳凰號著陸器與地球之間的通信中繼任務，同時探測數種元素的全球分布及其含量，尋找火星表面水與火山活動的痕跡。

　　2003年，機遇號和勇氣號發現粘土礦物：機遇號和勇氣號是一對“孿生兄弟”，于2003年年中發射升空，2004年1月降落在火星，最初“工作任務”是完成3個月火星探險，到2013年8月已離開地球10周年。勇氣號于2010年停止工作，而機遇號依舊孜孜不倦，不斷發回探測成果。

　　2013年5月，機遇號火星車在一塊巖石中分析發現了豐富的粘土礦物。粘土礦物是水與巖石發生長期反應，導致巖石的化學成分發生重大改變而形成的，這說明曾經有大量的水流經并浸泡這塊巖石。

　　這塊名為“埃斯佩朗斯6號”的巖石表面覆蓋著塵埃和雜質，機遇號一共嘗試了7次，才磨掉表層物質，進而分析石塊內部的物質組成。這塊巖石中的粘土礦物富含鋁，非常類似于地球上的微晶高嶺石，說明當時流經巖石縫隙的水是中性的。埃斯佩朗斯6號形成于火星歷史最初的10億年，是機遇號檢測過的最古老巖石。

　　機遇號此前分析過多塊巖石，雖然也都發現火星曾經有過濕潤環境，證明火星上曾經有過水體活動。但是，這些水體大多是酸性的，而生命的進化和繁衍需要一個中性的環境，在酸性環境中很難通過化學反應轉化為生命。此次，機遇號發現可飲用的中性水，成為可以支持生命誕生的重要證據。