对火星地下液态水湖的怀疑——可能只是冰冻的粘土

火星南极冰盖

这张由美国宇航局火星勘测轨道飞行器拍摄的照片显示了火星南极的冰盖。宇宙飞船在冰附近发现了粘土;科学家们提出,这种粘土是雷达反射的来源,而这些反射以前被解释为液态水。来源:NASA/ jpl -加州理工学院/亚利桑那大学/JHU

上个月发表的三项研究对火星南极下存在地下湖泊的假设提出了质疑。

有水的地方就有生命。至少在地球上是这样的,这也是为什么科学家们仍然对任何表明在寒冷、干燥的星球上存在液态水的证据着迷的原因">火星.在这颗红色星球上寻找液态水是一件很困难的事情:虽然有大量的水冰,但任何温度足够高的水在火星表面只能维持几分钟,然后在火星稀薄的空气中变成水蒸气。

因此,在2018年引起了人们的兴趣,当时意大利国家天体研究所(Istituto Nazionale di Astrofisica)的罗伯托·奥罗塞(Roberto Orosei)领导的一个团队宣布,他们发现了火星南极冰盖下深处存在地下湖泊的证据。他们引用的证据来自欧洲航天局火星快车轨道飞行器上的一个雷达仪器。

雷达反射火星南极帽

这些彩色的圆点代表了欧洲航天局火星快车轨道飞行器在火星南极帽处发现的明亮的雷达反射。这种反射以前被解释为地下液态水,但它们的普遍存在和接近寒冷的表面表明,它们可能是别的东西。信贷:ESA / NASA /姓名

雷达信号可以穿透岩石和冰,当它们被不同的材料反射时,会发生变化。在这种情况下,它们在极帽下产生了特别明亮的信号,可以被解释为液态水。为微生物创造一个潜在的宜居环境的可能性令人兴奋。

但在仔细研究了这些数据,并在地球上寒冷的实验室进行了实验后,一些科学家现在认为,可能是黏土而不是水产生了这些信号。在过去的一个月里,三篇新的论文揭开了这个谜团,并可能使“湖泊枯竭假说”得以实现。

一个科学的生态系统

火星极地科学家属于一个小而紧密的群体。在湖区的论文发表后不久,大约80名科学家在阿根廷南端的海滨村庄乌斯怀亚(Ushuaia)参加了火星极地科学与探索国际会议。

这样的聚会提供了一个检验新理论和挑战彼此观点的机会。“社区可以产生他们自己的小型科学生态系统,”Jeffrey Plaut说">美国国家航空航天局他是参加这次会议的科学家之一。他还和奥罗塞一起,共同研究了火星高级地下和电离层探测雷达(MARSIS)背后的有趣雷达信号。“这些社区可以自我维持,”他继续说,“因为你向某人提出一个问题,也许一两年后他们会帮你找到答案。”

很多话题都集中在地下湖泊上。要保持水在冰下的液态需要多少热量?盐水能降低水的冰点,使其保持液态吗?

艾萨克·史密斯

多伦多约克大学的艾萨克·史密斯在实验室工作时裹得严严实实,用液氮冷冻蒙脱石粘土,以测试它们对雷达信号的反应。这一结果挑战了火星南极存在地下湖泊的假设。图片来源:约克大学/克雷格·雷扎

当然,一个激动人心的与水有关的假说引发了一系列调查,这已经不是第一次了。2015年,美国宇航局的火星勘测轨道飞行器(Mars Reconnaissance Orbiter)发现了潮湿的沙子沿着斜坡流下的条纹,这种现象被称为“反复出现的斜坡线”。但通过航天器上的HiRISE(或高分辨率成像科学实验)相机的反复观察,发现这更有可能是由于流砂.今年早些时候发表的一篇论文发现,在2018年全球沙尘暴之后,火星上有许多反复出现的坡度线。这一发现表明,落在斜坡上的灰尘引发了沙流,反过来,沙流暴露出更深的地下物质,使线条呈现出独特的颜色。

就像湿沙假说一样,一些科学家开始思考如何验证地下湖假说。多伦多约克大学的艾萨克·史密斯说:“我们有一种感觉,应该设法解决这个问题。”他在乌斯韦亚组织了这次会议,并领导了最新的研究,表明粘土可以解释观测结果。

湖水太冷

普劳特就是这些科学家中的一员。他和阿迪提亚·库勒(Aditya Khuller)是亚利桑那州立大学的一名博士生喷气推进实验室在15年的MARSIS数据中,研究人员分析了来自极地冰盖底部的44,000个雷达回波。他们发现了几十个类似2018年研究中的明亮反射。但在他们最近的报告中发表在《地球物理研究快报他们在火星表面附近地区发现了很多这样的信号,那里的温度太低,水无法保持液态,即使在与高氯酸盐混合的情况下也是如此。高氯酸盐是火星上常见的一种盐,可以降低水的冰冻温度。

两个独立的科学家小组随后分析了雷达信号,以确定是否有其他东西会产生这些信号。

亚利桑那州立大学的卡弗·比尔森完成了一项理论研究,提出了几种可能引起信号的物质,包括粘土、含金属矿物和盐水冰。但是约克大学的艾萨克·史密斯知道火星上到处都有一种叫做蒙脱石的粘土,他在另一篇论文中更进一步:他在实验室中测量了蒙脱石的性质。

蒙皂石看起来像普通的岩石,但却是很久以前由液态水形成的。史密斯将几个蒙脱石样品放入一个圆柱体中,用以测量雷达信号如何与它们相互作用。他还将它们浸泡在液氮中,将它们冷冻到零下58度华氏温度(- 50度摄氏)——接近他们在火星南极的位置。

“实验室很冷,”史密斯说。当时是加拿大的冬天,往房间里注入液氮会让房间更冷。我被裹在帽子,夹克,手套,围巾和面具里,因为新型冠状病毒肺炎.这很不舒服。”

在冻结粘土样品后,史密斯发现它们的反应与MARSIS雷达观测结果几乎完全吻合。然后,他和他的团队检查了这些雷达观测附近的火星上是否存在粘土。他们依靠MRO提供的数据,MRO携带了一个名为“紧凑型侦察成像光谱仪”(简称CRISM)的矿物制图仪。

宾果。虽然CRISM无法透过冰观察,但史密斯在南极冰盖附近发现了分散的蒙皂石。史密斯的团队证明,冰冻的蒙皂石可以反射——不需要异常数量的盐或热量——而且它们在南极存在。

如果不登陆火星南极并在数英里的冰层中挖掘,就无法确认明亮的雷达信号是什么。但最近的论文给出了比液态水更合理的解释。

普劳特说:“在行星科学中,我们总是在一点点地接近真相。”“最初的论文没有证明它是水,而这些新论文也没有证明它不是。但为了达成共识,我们会尽量缩小可能性。”

4评论关于“火星地下液态水湖的怀疑——可能只是冰冻的粘土”

  1. 你好…谢谢…

  2. 更多的证据表明,已故的破产科学家为了获得拨款而编造故事。媒体不经核实就把每个字都印了出来,也不为帮助传播绝望科学家的狗屁想法承担任何责任。如果爱登堡在地铁上说了这些,也许会有人追究这些人的责任。

  3. 火星上有液态水的可能性和没有地球的月球差不多。

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