火星南极冰盖下液态水的新证据

一个国际研究小组揭示了火星南极冰盖下可能存在液态水的新证据。

由剑桥大学领导的研究人员使用航天器激光高度计测量冰盖上表面的形状，以识别其高度的细微图案。然后他们表明，这些模式与计算机模型预测的冰盖下的水体将如何影响地表相匹配。

他们的结果与早期的冰穿透雷达测量结果一致，这些测量最初被解释为显示冰下潜在的液态水区域。仅从雷达数据对液态水的解释一直存在争议，一些研究表明雷达信号不是由液态水引起的。

发表在《 自然天文学》杂志上的 结果提供了第一个独立的证据，使用雷达以外的数据，证明火星南极冰盖下方存在液态水。

“新的地形证据、我们的计算机模型结果和雷达数据相结合，使得今天火星上至少存在一个冰下液态水区域的可能性更大，而且火星必须仍然处于地热活跃状态才能保持冰盖液体下面的水，”领导这项研究的剑桥斯科特极地研究所的尼尔阿诺德教授说。

与地球一样，火星两极都有厚厚的水冰盖，其总体积大致相当于格陵兰冰盖。然而，与位于充满水的通道甚至大型冰下湖泊之下的地球冰盖不同，由于火星寒冷的气候，直到最近，火星上的极地冰盖一直被认为一直冻结到它们的床层。

2018 年，来自欧洲航天局的火星快车卫星的证据对这一假设提出了质疑。这颗卫星有一个名为 MARSIS 的探冰雷达，可以看穿火星南部的冰盖。它揭示了冰层底部的一个区域，该区域强烈反射雷达信号，该区域被解释为冰盖下方的液态水区域。

然而，随后的研究表明，火星上其他地方存在的其他类型的干物质如果存在于冰盖之下，可能会产生类似的反射模式。鉴于寒冷的气候条件，冰盖下的液态水将需要额外的热源，例如来自地球内部的地热，其水平高于当今火星的预期水平。这使得该湖的存在得到确认，等待另一条独立的证据。

在地球上，冰下湖泊会影响上覆冰盖的形状——其表面地形。冰下湖泊中的水降低了冰盖与其床之间的摩擦力，从而影响冰在重力作用下的流动速度。这反过来又会影响湖上方冰盖表面的形状，通常会在冰面上形成一个凹陷，然后是一个升高的区域，进一步向下流动。

该团队 - 还包括来自谢菲尔德大学、南特大学、都柏林大学学院和开放大学的研究人员 - 使用了一系列技术来检查来自宇航局火星全球测量者卫星的部分表面地形数据识别出雷达信号的火星南极冰盖。

他们的分析揭示了一个 10-15 公里长的表面起伏，包括一个凹陷和一个相应的凸起区域，两者都与周围的冰面偏离了几米。这在规模上类似于地球上冰下湖泊的起伏。

然后，该团队测试了观察到的冰表面波动是否可以用床上的液态水来解释。他们对冰流进行了计算机模型模拟，以适应火星上的特定条件。然后，他们在模拟的冰盖床中插入了一块减少了床层摩擦的补丁，如果有水的话，水会使冰滑动并加速。他们还改变了来自地球内部的地热热量。这些实验在模拟冰面上产生了起伏，其大小和形状与团队在真实冰盖表面上观察到的相似。

模型产生的地形起伏与实际的航天器观测结果之间的相似性，以及早期的冰穿透雷达证据表明，火星南极冰盖下方存在液态水的积累，并且岩浆活动发生在相对较晚的火星火星地下，以实现增强的地热加热，以使水保持液态。

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