火星表面下發現了巨大冰層

原標題：火星表面下發現了巨大冰層

火星曾經是一個溫暖而濕潤的地方，有液態水覆蓋它的大部分表面。但是在4.2到37億年前失去了大氣層，導致大部分地表水消失。今天大部分的水仍然隱藏在水冰的表面之下，這在很大程度上被限制在極地地區。

美國宇航局火星勘測軌道飛行器上的HiRISE相機上，一段地下冰的橫斷面露出了明亮的藍色。圖片版權：NASA/JPL-Caltech/UA/USGS

近年來，科學家們也已經了解到火星赤道地區存在的冰沉積，儘管它們的運行深度是不可預測的。但根據美國地質調查局(U.S. Geological Survey)的一項新研究，火星表面的侵蝕顯示了大量的水冰沉積。除了代表一個重要的研究機會，這些礦藏還可以作為火星移民點的水源，一旦建成就可以了。

這項名為「火星中緯度地區暴露的地下冰層」的研究最近發表在《科學》雜誌上。科林·m·鄧達斯領導的研究人員與美國地質調查局,包括來自月球和行星實驗室的成員(LPL)亞利桑那大學、約翰霍普金斯大學、喬治亞理工學院、行星科學研究所,德克薩斯大學奧斯汀分校地球物理研究所。

火星勘測軌道飛行器(MRO)。圖片版權：NASA/JPL

為了研究，研究小組查閱了在火星偵察軌道器(MRO)上的高解析度成像科學實驗(HiRISE)獲得的數據。這一數據揭示了火星中緯度地區的8個位置，在那裡，由於侵蝕造成的陡峭斜坡暴露了大量的地下冰。這些沉積物的深度可達100米(328英尺)以上。

裂縫和陡峭的角度表明，冰是緊密結合的。正如鄧達斯在最近的NASA新聞聲明中解釋的：火星表面大約有三分之一的地方有淺層的冰，記錄了火星最近的歷史。我們在這裡看到的是冰的橫截面，它給我們提供了比以往任何時候都更詳細的3d視圖。

這些在橫斷面上暴露於相對純凈的水冰下的冰，很可能在很久以前就形成了雪。從那以後，它們被一層冰膠結的岩石和灰塵覆蓋，厚度在1到2米(3.28到6.56英尺)之間。觀察發現在火星北半球和南半球,在緯度從約55°到58°佔大多數的表面。

毫不誇張地說，這是一個巨大的發現，並為火星科學研究提供了重大機遇。除了影響現代地貌，這片冰也是火星氣候史的保存記錄。就像好奇號漫遊者如何通過檢查蓋爾隕石坑的沉積層來探測火星的過去一樣，未來的任務可能會鑽進這塊冰去獲取其他地質記錄進行比較。

在火星上的這個坑裡，北緣的陡坡(向圖片的頂部)暴露了一層厚厚的地下水冰。圖片版權：NASA/JPL-Caltech/UA/USGS

這些冰沉積物以前是由火星奧德賽軌道器(使用光譜儀)和地面穿透雷達在MRO和ESA的火星快速軌道飛行器上發現的。NASA還派鳳凰號火星2008年確認發現由火星奧德賽探測器，導致它發現和分析埋水冰位於北緯68°。

然而在MRO數據中檢測到的8個scarp首次直接暴露了這個地下冰。亞利桑那大學月球與行星實驗室的Shane Byrne和該研究的合著者指出：今天的發現報告提供了令人驚訝的窗戶，可以看到這些厚厚的地下冰層，這就像有一個螞蟻農場，可以透過玻璃看到地面上通常隱藏著的東西。

這些研究也有助於解開火星氣候隨時間變化的謎團。今天地球和火星similarly-tiled軸,火星的軸傾斜25.19°相比地球23.439°。然而這一現象在eons的過程中已經發生了很大的變化，科學家們一直在想，隨著季節的變化，這種現象的增加和減少會帶來怎樣的變化。

對過去火星表面可能存在的冰川的概念圖。圖片版權：NASA/Caltech/JPL/UTA/UA/MSSS/ESA/DLR Eric M. De Jong, Ali Safaeinili, Jason Craig, Mike Stetson, Koji Kuramura, John W. Holt

基本上在火星傾斜更大的時期，氣候條件可能有利於在中緯度地區形成冰。Dundas和他的同事們基於條帶和顏色的變化，提出了八個觀測區域的層在不同的比例下沉積，並在不同的氣候條件下產生不同數量的塵埃。

美國宇航局噴氣推進實驗室的MRO副項目科學家Leslie Tamppari說：如果你在其中一個地點有一個任務，在懸崖上取樣就能得到火星的詳細氣候史。這是關於火星上的水隨時間變化的整個故事的一部分：它去了哪裡？冰積累嗎？它消退嗎？

對於那些想在火星上看到永久基地的人來說，在火星的中緯度地區的多地點存在水冰也是一個巨大的消息。在地表以下幾米的地方有充足的水冰，並且由於侵蝕而周期性地暴露在水裡，所以很容易接近。它也意味著不需要在極地地區建造基地，以獲得水源。

這一研究之所以成為可能，是因為多個火星軌道器上的多個儀器的協調使用。它還受益於這些任務一直在研究火星的事實。MRO已經觀測火星11年了，而火星奧德賽號探測器已經這樣做了16年，在這段時間裡所揭示的，為未來的任務提供了各種各樣的機會。

來源：天文物理

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