歐洲太空總署快車號更有力證據暗示,火星南極冰下有地下湖

作者 | 發布日期 2018 年 07 月 26 日 12:45 | 分類 天文 , 尖端科技 , 自然科學 follow us in feedly

科學家今(26)日宣布,火星南極冰蓋下方可能明確偵測到地下湖泊潺潺流動,直徑約 20 公里,數據來自歐洲太空總署的火星快車號(Mars Express)衛星。



新發現的地下湖泊位於火星南極高原(拉丁語:Planum Australe)冰面下方約 1.5 公里,但湖泊環境沒你想像中舒適,研究人員估計水溫落在零下 10~70℃,低於冰點但保持液態的原因要歸功於及高含量鹽分(可能是鈣、鈉或鎂),魚不會在這裡游泳,但微生物可能在此繁榮。

歐洲太空總署的火星快車號包括火星快車號衛星與小獵犬 2 號登陸器,但小獵犬 2 號登陸後因太陽能板未全部展開無法露出通訊天線,故歐洲太空總署無法和小獵犬 2 號建立通訊,任務失敗;火星快車號衛星則帶來許多珍貴訊息,自 2003 年 12 月發射至今一直圍繞著火星運轉,利用雷達脈衝研究火星。

過去已經有多部儀器暗示火星的地下時至今日仍存在液態水,美國太空總署的機會號、好奇號、鳳凰號等都曾提出相關研究,而這次,科學家收集的新數據來自快車號衛星攜帶的「火星地下與電離層探測先進雷達」(Mars Advanced Radar for Subsurface and Ionosphere Sounding,MARSIS),用來分析行星電離層和地下組成,尤其是水冰成分,數據收集期間介於 2012 年 5 月至 2015 年 12 月,經過多年分析,這一次的證據比之前研究都還強力。

義大利國家天文物理研究所(Istituto Nazionale di Astrofisica,INAF)行星科學家 Roberto Orosei 團隊在《科學》期刊發表了這篇論文

雷達訊號反彈的方式取決於擊中的材料,回波越強,代表介質電容率(dielectric permittivity)常數差異越大。此次探測發現火星南部高原下方的回波強於地表回波,類似於我們從地球南極洲探測到的世界最大冰下湖「沃斯托克湖」,而無論火星還是地球,除了金屬,液態水都是產生最強烈反射回波的材料。

如果之後有其他團隊檢測到更多地下湖泊,或可說明這些液態水已存在數百萬年,甚至更遠可追溯至 5 億至 30 億年。最有趣的可能性是,這個地下湖泊不孤單,而是火星南極地下水源系統的一部分而已,數據確實暗示其他地區也出現亮點,但可惜的是 MARSIS 沒有能力尋找連接各湖泊的渠道或河流。

其餘火星軌道衛星協助證實

這次研究證據很有力,不過後續還需要不同儀器投入證實,科學家將眼光瞄向另一個正在環繞火星的探測器「火星偵察軌道衛星」(Mars Reconnaissance Orbiter,MRO)。

但有個問題,MRO 的淺地層雷達(SHARAD)在 15~25MHz 的高頻無線電波段工作,頂多探測火星地表下 1 公里深的地層,而 MARSIS 工作頻率只有 4~5MHz,但可深入地下較深處。NASA 噴射推進實驗室負責 SHARAD 儀器的科學家 Daniel Nunes 沒有參與新研究,但也證實 SHARAD 在探測火星南極冰蓋時遇上了麻煩,他們無法看到更深的地下湖泊。

未來一個新的火星軌道器或許有機會幫忙解開謎團,為中國預計 2020 年發射的螢火二號(包含軌道衛星、著陸器和火星車),其工作頻率介於 MARSIS 和 SHARAD 之間,科學家期待螢火二號能在同一地點偵測到雷達反射。

(首圖來源:義大利國家天文物理研究所