火星上的水:探索与证据

子轸 2019年11月7日12:52:57 评论

火星上的水:探索与证据
液态水可能仍在火星上流动,但这并不意味着它很容易发现。在“红色星球”上寻找水已经花费了超过15年的时间,以找到明确的迹象表明当今的液体在地表流动。但是,过去,河流和海洋可能已经覆盖了整个土地。所有的液态水都去了哪里?为什么?还剩下多少?
对“红色星球”的观察表明,河流和海洋可能是其早期历史中的突出特征。数十亿年前,火星是一个温暖潮湿的世界,可能支持某些地区的微生物生活。但是行星比地球小,重力小,大气稀薄。随着时间的流逝,随着液态水的蒸发,越来越多的液态水逃逸到太空中,从而减少了回落到行星表面的可能性。

今天的水在哪里?
液态水似乎是从火星表面上一些陡峭,相对温暖的斜坡上流出的。2011年,由火星侦察轨道飞行器(MRO)上的高分辨率影像科学实验(HiRISE)相机拍摄的图像中首次识别出称为重复坡地线(RSL )的特征。季节性出现的深色条纹被证实是盐水在行星表面流动的迹象。

“如果这是正确的话,那么火星上的RSL可能代表着中纬度陡坡上正在进行的排水系统的表面表达,”该研究小组成员在2012年告诉Space.com。

2015年,RSL的光谱分析使科学家得出结论,认为它们是由咸液态水引起的。[相关:如今火星上的咸水流淌,增加了生命几率 ]

该研究的主要作者,亚特兰大理工学院的Lujendra Ojha在一份声明中说:“在这些斜坡上检测到水合盐意味着水在这些条纹的形成中起着至关重要的作用。” 大量的水似乎被困在地球南北两极的冰盖内。每年夏天,随着温度的升高,瓶盖会逐渐收缩,其内容物会从固体形式直接变为气体形式,但是在冬季,温度较低会使它们生长到低至45度的纬度或赤道的一半。盖的平均厚度为2英里(3公里),如果完全融化,可能会用约18英尺(5.6米)的水覆盖火星表面。

冷冻水也位于表面之下。科学家在赤道和红色星球北极之间的区域发现了一块与加利福尼亚和德克萨斯州一样大的冰块。长期以来一直怀疑存在地下水,但需要确认奇怪的分层火山口的出现。行星的其他区域也可能包含冷冻水。一些高纬度地区似乎拥有图案化的地面形状,这些形状可能随着土壤的多年冻土随时间冻结和融化而形成。

欧洲航天局的“火星快车”(Mars Express)航天器在较凉的,陷坑底部有阴影的冰面上捕获了冰片的图像,这表明液态水可以在适当的条件下汇聚。NASA的“ 火星侦察轨道”确定的其他陨石坑也有类似的汇合。

火星上有水的证据最早是在2000年发现的,沟壑的出现暗示了液体的起源。在随后的几年中,它们的形成一直受到激烈的争论。

但是,并非所有人都认为火星今天含有水。新研究表明,RSL实际上可能是由沙尘运动形成的颗粒状流形成的。

第一作者科林·邓达斯(Colin Dundas)在一份声明中说:“我们认为RSL可能是液态水流动,但坡度更像我们对干砂的期望。“对RLS的这种新的理解支持了其他证据,表明今天的火星非常干燥。”

最近在火星南极附近发现了一个可能的地下湖,这个想法可能被冲走了。

地下湖?
当研究人员宣布火星可能将湖隐藏在其南极下方时,引起了极大的轰动。欧洲“火星快车”航天器将其火星高级雷达用于地下和电离层探测(MARSIS)来探测拟议的水。探地雷达将雷达脉冲发送到地面,然后定时反射它们需要多长时间。地下层的属性会影响光束返回所需的时间。

MARSIS的调查显示,火星南极由多层冰和尘埃组成,深度约1英里(1.5公里),分布在124英里(200公里)范围内。

MARSIS实验的首席研究员,这项新研究的主要作者罗伯托·奥罗塞(Roberto Orosei)说:“火星上的这种地下异常具有与水或富含水的沉积物相匹配的雷达特性。”

MARSIS还发现口袋之间存在一个地下湖泊。根据雷达回波,该湖的宽度不超过12.5英里(20公里),埋在水面以下近一英里处。科学家们不确定该湖的深度,但他们已经确认该湖的深度至少为3英尺(1米)。据研究人员称,该湖必须含有盐以防冻结。

Orosei说:“这只是一个小研究区域;令人振奋的前景是,认为在其他地方可能还有更多这些地下水域尚未发现。”

并非所有研究人员都对液态水的存在有确定的把握。

亚利桑那州行星科学研究所的火星研究员史蒂夫·克利福德(Steve Clifford)对Space.com表示: “我认为这是一个非常非常有说服力的论点,但这不是决定性或确定性的论据。” “总有可能我们未预见到的条件存在于上限的底部,并为这种明亮的反射负责。”

三十多年前,克利福德(Clifford)提出,火星可以像地球一样在其极地帽下藏有液态水。在地球上,当行星内部的热量融化冰川时,会在南极和格陵兰冰盖下形成湖泊。克利福德告诉Space.com,在火星极地冰盖下可能会发生类似的情况。

美国宇航局首席科学家吉姆·格林在一份声明中说:“在MARSIS数据中看到的亮点是一个不寻常的特征,而且非常有趣。” “它绝对值得进一步研究。应该寻求更多证据来检验这一解释。”

格林说:“我们希望将来能使用其他手段来进一步研究它。”
火星上的水:探索与证据
在火星北部中纬度区域的此视图中心,直径约6米(20英尺)的新鲜陨石坑可容纳明亮材料的曝光,该虚假图像中为蓝色。

寻找绿洲
1971年,水手9号成为第一个绕行星运行的飞船时,它返回的由干燥的河床和峡谷组成的照片似乎表明,火星表面曾经存在过水。维京轨道器的图像仅增强了这样一种观念,即许多地貌可能是由流水形成的。来自维京号着陆器的数据指出了水面下的水的存在,但实验没有定论。[ 火星探索:1971年以来的着陆器和漫游者(Infographic) ]

90年代初开始了一系列火星任务。科学家充斥着关于火星的大量信息。欧洲航天局派出三架NASA轨道器和一架由欧洲航天局送出的轨道器,从上方研究了行星,绘制了地表,并分析了下方的矿物。一些人检测到矿物质的存在,表明存在水。其他数据测得的地下冰足以填满密歇根湖两次。他们发现有证据表明,古老的温泉曾经存在于地表,持续的降水曾经在某些地区下降。他们在一些更深的火山口中发现了冰块。

撞击坑提供了红色星球内部的视图。科学家们利用ESA的“火星快车”和NASA的“火星侦察轨道器”,研究了从行星内部射出的岩石,发现了暗示存在水的矿物质。

法国南特大学的尼古拉斯·曼戈尔德(Nicolas Mangold)在一份声明中说:“水循环发生在大约37亿年前的地壳深处几公里处。”
但是,轨道器并不是唯一向火星发射的物体。NASA的“ 好奇号”漫游车是过去15年来第五个登陆红色星球表面的机器人。探路者,凤凰号,精神号和机会号都对地球进行了详细的测量。除了凤凰城以外的所有人都在地面上旅行,收集了大量的信息。

探针钻入地面,检查岩石并进行实验。2008年,凤凰城发现了小块明亮的物质,四天后消失了,导致科学家们推测它们是水冰块。着陆器继续检测收集和分析的样本中的水蒸气,确认了红色星球上存在冷冻水。

火星上的水:探索与证据 着陆器的机械臂相机在发射的Sols(或火星时期)第8、31和44天拍摄的Phoenix支柱之一的图像。
双胞胎漫游者号的精神与机遇发现了被岩石包围的痕迹。在解决问题的一个光辉的例子中,“精神”上的一个破碎的轮子刮入火星表面的顶部,露出了一层富含二氧化硅的层,该层很可能是在水的存在下形成的。

好奇心已发现更多证据表明古代火星上有水流过。这个重达1吨的流浪者在2012年8月降落后不久,就流经了一条古老的河床,它已经检查了数十亿年前暴露于液态水的许多岩石。

火星任务并不是在火星上寻找水的唯一途径。科学家研究了从“红色星球”喷出的岩石,发现过去有迹象表明水在地下。

JPL的主要作者劳伦·怀特(Lauren White)在一份声明中说:“尽管机器人对火星的飞行任务继续揭示了地球的历史,但火星陨石是唯一可在火星上进行地球研究的样品。”

“在地球上,我们可以利用多种分析技术来更深入地研究陨石,并阐明火星的历史。”

历史地貌

除了考察相对较新的(从地质学角度而言)水的存在之外,各种任务还在历史背景下研究了行星的表面。火星的河床今天不湿,但是科学家可以对其进行研究,以更多地了解地球的演变。[ 图片:在火星上寻找水 ]

较平坦的火星北部平原曾经曾经拥有过海洋,或者,随着行星在干旱时期的循环,可能有两个。科学家们说,在不到一百万年的时间里,较新的水体可能只是暂时的,渗入地下,蒸发或冻结。

河床和沟壑表明水至少在火星表面短暂流过。据估计,每年流经称为Marte Vallis的大型渠道系统的水量可能比每年流经密西西比河的水多一百倍。沟壑本身较小,可能是在短暂的暴雨中形成的,当时快速流动的水可能将它们划过整个土地。

 

好奇心表明,火星的至少一个区域,夏普山,是由几百万年前沉积在湖床中的沉积物建造的,这表明地球上存在着很大的池子,持续了很长一段时间。

美国宇航局喷气推进实验室(JPL)的好奇项目副科学家阿什温·瓦萨瓦达(Ashwin Vasavada)在一份声明中说:“如果我们对夏普山的假设成立,将挑战火星上潮湿和潮湿的条件是短暂的,局部的或仅在地下的观点。”

在地球上,河流和湖泊周围的土地湿润,由泥土和粘土组成。这样的沉积物也存在于火星上,将水困住并表明曾经存在过更大的物体。

火星上的水可能比静坐还​​可以做更多的事情。一项新的研究表明,当液体沸腾时,由于低压,它会使沙子悬浮。

研究人员在研究中写道:“因此,在评估最近和现在的火星物质消减特征的形成时必须考虑沉积物的悬浮,因为形成这种特征所需的水量可能比以前想象的少。” 自然通讯杂志。

液态金

对于我们这些停留在地球上的人来说,水似乎是一个非常普遍的元素,但它具有巨大的价值。除了了解火星如何随着时间变化和发展之外,科学家们希望找到水能帮助他们找到更有价值的东西-过去或现在的生活。

已知只有地球能够承载生命,而我们星球上的生命需要水。尽管可以想象,不依赖这种珍贵的液体就可以发展生活,但是科学家只能利用他们所知道的来工作。因此,他们希望将水放在火星等天体上,将有助于寻找生命的证据。

考虑到这一点,美国宇航局制定了一项探索“红色星球”的战略,该战略的口头禅是“跟随水流”。最近送往火星的轨道器,着陆器和漫游车的设计目的是寻找水而不是生命,以期寻找能够使生命繁衍的环境。

但是,随着这些机器人返回的大量证据,情况发生了变化。好奇心决定了火星确实可以支持古代的微生物生活,而下一个NASA漫游者(一种主要基于好奇心的基本设计的汽车大小的机器人)将在2020年爆炸,寻找过去红色星球生活的证据。

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所属分类:UFO
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