NASA数据显示火星地表深处存在液态水

“在这些深度,水会是液态的,而不是冰。”
NASA's InSight Mars lander acquired this image of the area in front of the lander using its lander-mounted, Instrument Context Camera (ICC).
NASA的“洞察号”火星着陆器使用其着陆器安装的仪器情境相机(ICC)拍摄了着陆器前方区域的图像。图片来源:NASA/JPL-Caltech

我们所知的生命的一个先决条件是液态水——而且有直接证据表明火星上曾经存在过液态水。然而,那是在数十亿年前,而 如今,火星的温度远低于水的冰点,这意味着任何接近或在地表的水几乎肯定已经完全冻结。

然而,一篇于8月9日发表在《美国国家科学院院刊》上的新研究表明,今天火星上可能存在液态水——或者更准确地说,存在于火星内部。该研究表明,在火星地壳深处可能存在液态水——至少有五英里深,甚至可能深达15英里。

这意味着我们可能永远无法直接研究这些水——正如伴随该研究发布的说明所指出的那样,即使在地球上,钻探到地壳一公里深处也非常困难。即使必要设备能够以某种方式运往火星,在红色星球上的任何钻探作业也可能会同样具有挑战性,如果不是更具挑战性的话:正如该研究的合著者之一Michael Manga向《流行科学》解释的那样,“[火星]的低重力可能有所帮助。但钻探需要大量的质量和能量。[在地球上],我们也通常会循环大量流体(水、泥浆)来帮助钻探。这些presumably 也必须运往火星。”

然而,正是这种巨大的难以接近性,才使得水能够以液态形式存在。Manga说,重要的因素是来自行星核心的热量和环境压力:“在这些深度,水会是液态的,而不是冰。考虑到我们预计火星的热量流出情况,水不会太热,但压力会……使其保持液态。”

这项研究基于NASA“洞察号”着陆器收集的数据,该着陆器于2018年11月登陆火星表面,一直运行到2022年底。该着陆器收集了大量关于火星地质学的信息。Manga解释说,这些新数据对他团队的方法至关重要:“‘洞察号’的数据对于这项工作至关重要。”“除了我们的研究,它还揭示了火星是构造活跃的[以及]地壳的厚度和核心的大小。”

NASA“洞察号”着陆器下方的火星内部示意图。地壳最上层5公里 appears to be dry,但一项新研究提供了证据,表明在地表以下11.5-20公里处存在一个断裂岩石带,里面充满了液态水——其水量超过了假设中的古代火星海洋的体积。(插图来源:J) 图片来源:James Tuttle Keane 和 Aaron Rodriquez,由斯克里普斯海洋研究所提供

这些信息使该团队能够构建详细的地壳模型及其岩石物理学,检查岩性、含水率、孔隙度和孔隙形状等多个变量的组合,以找到与数据最匹配的模型。Manga解释说,这种方法“类似于我们[在地球上]用于寻找石油和天然气,或确定含水层特性的方法。”

正如论文所解释的,该团队的研究结果表明,“洞察号”的数据最好用“含水的中地壳”来解释。Manga说,这并不意味着存在大片水体——他说,中地壳最好被想象成“一块充满裂缝的岩石,裂缝中充满了水。”

火星地壳深处存在水也引发了这些水是如何到达那里的,以及它们来自哪里的问题。Manga说,“在地球上,地下水从地表渗透进来,我们预计火星水体的历史也是如此。”至于这些水来自哪里,这仍然是推测的主题,但Manga指出,“火星的地壳也可能在早期就充满了水。”

无论如何,这是一个令人兴奋的消息,因为科学家们曾假设,如果生命在数十亿年前的火星上进化,一些残存的可能就隐藏在研究表明确实存在于火星地壳深处的含水层中

 

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汤姆·霍金

撰稿人

汤姆·霍金是纽约市的一名作家。他撰写关于文化、政治、科学以及两者之间的一切内容。他的作品曾发表在《纽约时报》、《卫报》、《滚石》等众多出版物上。你可以 订阅他的 Substack。


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