作者： 不白戳 來源：火星日?qǐng)?bào)

版權(quán)：NASA/JPL-Caltech/MSSS

在遙遠(yuǎn)的過去，火星這顆紅色星球的表面深處曾有著大片相互連接的湖泊系統(tǒng)，支持這一說法的地質(zhì)證據(jù)，終于首次被歐洲空間局（ESA）的火星快車（Mars Express）發(fā)現(xiàn)，不僅如此，在這一系統(tǒng)中有5個(gè)湖泊或許含有對(duì)生命來說至關(guān)重要的礦物質(zhì)。

如今的火星，看起來是一個(gè)久旱的世界，但是這顆星球表面卻顯現(xiàn)出截然相反的跡象，讓人確信曾有大量的水存在于整個(gè)火星。種種特有地質(zhì)的形成都需要水的加持，例如支流河道和山谷，就在去年，火星快車還在火星南極之下探測(cè)到了一個(gè)液態(tài)水湖泊。

現(xiàn)在，一項(xiàng)新的研究揭示了遠(yuǎn)古火星上的地下水范圍，而在此之前只有相應(yīng)的預(yù)測(cè)模型。

火星上曾經(jīng)有水的流域分布

版權(quán)：Salese, F. et al. | Journal of Geophysical Research

 “早期的火星其實(shí)是一個(gè)滿是水的世界，但隨著這顆星球的氣候變化，火星表面的水逐漸減少，退化成地下湖泊和地下水。”該研究的第一作者弗朗切斯科•薩萊塞（Francesco Salese）說道，他來自荷蘭烏特勒支大學(xué)（Utrecht University）。

 “由于早期火星上水的規(guī)模和重要性一直受到學(xué)界的爭(zhēng)議，于是我們?cè)谘芯恐刑綄み@些水的起源，并找到了第一個(gè)地質(zhì)證據(jù)，來支持整個(gè)火星上都曾經(jīng)存在地下水系統(tǒng)。”

薩萊塞和同事探究了火星北半球的24個(gè)封閉的隕石深坑，這些隕石坑的底部大約在火星“海平面”以下4千米的位置。（由于火星上并沒有“海洋”，火星“海平面”的高度暫時(shí)由火星上的高地和大氣壓來定義。）

研究人員在這些隕石坑的底部發(fā)現(xiàn)了特殊的地質(zhì)特征，只有在水存在的情況下才能形成。在大多數(shù)隕石坑中，這種地質(zhì)特征都位于火星“海平面”以下4千米到5千米的深度，表明這些隕石坑曾經(jīng)含有湖泊和水流，但隨著時(shí)間的遷移，湖泊和水流都漸漸褪去消失了。

含水盆地隨時(shí)間遷移的演化

版權(quán)：Salese, F. et al. | Journal of Geophysical Research

這些地質(zhì)特征包括：隕石坑內(nèi)壁上蝕刻的河道或水渠、地下水干涸后留下的山谷、被認(rèn)為是水面升降而形成的暗淡曲折的三角洲、隕石坑內(nèi)壁上由積水形成的一級(jí)級(jí)“梯田”，以及與水流有關(guān)的扇形沉積物。

我們?cè)�假設(shè)在三十到四十億年前，火星上曾存在海洋，而形成這些地質(zhì)特征的水面恰好與假設(shè)海洋的海岸線高度一致。

 “我們認(rèn)為，這一假設(shè)海洋可能連接了布滿整個(gè)火星的地下水系統(tǒng)。”研究的共同作者吉安•加布里埃萊•奧里補(bǔ)充道，他是意大利鄧南遮大學(xué)（Università Gabriele D'Annunzio）行星科學(xué)國(guó)際研究學(xué)院院長(zhǎng)。

 “這些湖泊在大約三十五億年前就已經(jīng)存在了，可能與火星海洋在同一時(shí)期出現(xiàn)。”

 

火星快車

版權(quán)：ESA

火星上水的歷史非常復(fù)雜，理解火星上是否曾有生命存在和火星上的水又有著千絲萬縷的聯(lián)系。如果火星上真的曾經(jīng)存在生命，那么又是如何產(chǎn)生的，存在于何時(shí)何地呢？

該研究團(tuán)隊(duì)還在其中的5個(gè)隕石坑中發(fā)現(xiàn)了礦物質(zhì)的跡象，這些礦物質(zhì)和地球上生命的出現(xiàn)相關(guān)，包括各種黏土、碳酸鹽和硅酸鹽。這些發(fā)現(xiàn)同樣支持了一個(gè)想法，那就是火星的這些隕石坑里曾經(jīng)存在生命得以出現(xiàn)的條件。不僅如此，只有這5個(gè)隕石坑的深度足以和飽含水的火星地殼長(zhǎng)時(shí)間接觸，而支持這一說法的證據(jù)如今或許仍深埋于沉積物之下。

探索像火星隕石坑這樣的地方，可能會(huì)揭示適宜古代生命存在的條件，因此和天體生物學(xué)任務(wù)高度相關(guān)，包括ESA和俄羅斯聯(lián)邦航天局（Roscosmos）聯(lián)合執(zhí)行的火星生命探測(cè)計(jì)劃（ExoMars）。ExoMars 的微量氣體探測(cè)軌道飛行器（ExoMars Trace Gas Orbiter）正在火星上空?qǐng)?zhí)行任務(wù)，下一個(gè)任務(wù)也將在明年啟動(dòng)，包括一個(gè)最近以羅莎琳德•富蘭克林（Rosalind Franklin）命名的探測(cè)器，和一個(gè)表面科學(xué)平臺(tái)，這個(gè)新的任務(wù)將對(duì)火星上尋找生命跡象的關(guān)鍵之處進(jìn)行探究。

 “這樣的發(fā)現(xiàn)非常重要，有助于我們定位火星上最有可能發(fā)現(xiàn)生命跡象的區(qū)域。”德米特里•蒂托夫（Dmitri Titov）說道，他是ESA火星快車項(xiàng)目的科學(xué)家。

 “尤其令人興奮的是，在火星這顆紅色星球上，火星快車任務(wù)成績(jī)斐然，現(xiàn)在已能幫助到未來的探測(cè)任務(wù)，例如用不同的方式探究火星的ExoMars。多項(xiàng)任務(wù)共同努力能取得了不起的成功，這就是一個(gè)很好的例子。”

附：火星快車于2003年6月2日發(fā)射升空，到去年為止已經(jīng)在太空中執(zhí)行了 15 年的任務(wù)。本文中提及的研究用到的觀測(cè)結(jié)果來自 ESA火星快車上高分辨率立體攝像機(jī)（High Resolution Stereo Camera，HRSC）、NASA 高分辨率成像科學(xué)實(shí)驗(yàn)（High Resolution Imaging Science Experiment，HiRISE），以及NASA火星勘測(cè)軌道飛行器（Mars Reconnaissance Orbiter）外的背景相機(jī)。數(shù)字地形模型的建立基于來自 HRSC和NASA火星軌道飛行器激光高度計(jì)（Mars Orbiter Laser Altimeter）的數(shù)據(jù)。

參考：

[1]https://www.esa.int/Our_Activities/Space_Science/Mars_Express/First_evidence_of_planet-wide_groundwater_system_on_Mars

[2] https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2018JE005802

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