火星南极下方可能存在粘土，而不是一些研究人员先前怀疑的液态水。经过多年的科学谜团，一项新研究是近期三项研究之一，这些研究为火星湖泊假说提供了替代解释的证据。
2018年，一个意大利研究团队指出，雷达在火星上一个区域的异常反射方式可能可以用地下湖泊来解释，该湖泊位于南极附近的Planum Australe地区，宽度约十二英里，位于地表下方一英里处。
“然而，科学界几乎立即开始出现怀疑的声音，” 约克大学（加拿大，多伦多）的行星科学家艾萨克·史密斯（Isaac Smith）说，他是发表在《地球物理学研究快报》杂志上的新研究的负责人。史密斯的这项研究并未排除火星其他地方存在液态水的可能性，并且有充分的证据证实火星上很可能存在固态水，但史密斯表示，目前的火星模型表明，火星南极下方一英里的温度对于液态水来说过于寒冷。
2018年的发现引起了轰动，但它们并非决定性的，后续各种研究工作都指出了该想法存在的问题，表明一个完整的湖泊在远离核心热量的地方保持液态确实不太可能。湖泊的形成需要一些不太可能的情况，即热源，或者如果没有热源，则需要大量的盐来降低地下水的冰点。但史密斯说，所需的盐量将是巨大的。
2019年发表的一项研究发现，无论地下湖泊有多咸，它都需要一个热源，例如附近的岩浆，才能保持液态。而美国宇航局喷气推进实验室科学家们最近的一项研究表明，这些雷达点出现在许多其他地方，这使得每个地点都有热源和丰富的盐的可能性降低。
史密斯承认，尽管火星南极下方有水听起来很诱人，但他认为粘土更有可能是原因，主要是因为它“没有任何附加条件”，他说，比如地下热源和致密的盐层。
二月份，史密斯正在进行另一项研究，研究火星上称为水手谷（Valles Marineris）的巨大“大峡谷”中发现的粘土。他们测量了实验室中湿粘土和干粘土的电学特性，以了解航天器可能从中看到的雷达信号类型。史密斯和他的团队意识到，冻结的湿粘土的雷达反射方式与水相似。“这样就可以立刻解决湖泊的问题了，”他说。
史密斯的这项研究包含三个部分。首先是实验室测量，显示了粘土在雷达下的成像情况；计算机建模；以及寻找南极附近的主要蒙脱石矿物，该团队使用火星勘测轨道飞行器上的紧凑型勘测成像光谱仪（Compact Reconnaissance Imaging Spectrometer for Mars）的数据发现了它们。
蒙脱石是一类粘土，在火星和地球上都很普遍。它们是在火山岩在有水的情况下风化形成的。“最早形成的物质之一就是蒙脱石，”史密斯说。“之后，它会继续分解，形成不同类型的粘土，”最终形成类似于制作陶器所用的粘土。
史密斯说，在地球上，你可以在哥斯达黎加和阿拉斯加等地找到蒙脱石，好奇号火星车在火星上的盖尔撞击坑也发现了厚厚的蒙脱石沉积。
然而，意大利罗马三大学的地球物理学家、2018年原始研究的作者之一埃琳娜·佩蒂内利（Elena Pettinelli）并不认为粘土是答案，她仍然认为水是可行的原因。她认为，含有高氯酸盐的水可以在非常低的温度下以所谓的亚稳态存在。佩蒂内利还担心史密斯没有充分考虑温度因素。他测量了230开尔文温度下粘土的性质，并以175开尔文建模；她说，这些性质“非常强烈地依赖于温度”，温度的差异可能完全改变粘土产生的雷达反射类型。
她还表示，他关于粘土的实验室测量结果与之前关于寒冷粘土雷达反射弱的研究结果不一致，这意味着它们不会产生像液态水那样的信号。
最近发表的关于火星湖泊的三项研究中，最后一项由卡弗·比尔森（Carver Bierson）领导，他利用建模独立地得出了与史密斯相似的结论。比尔森的团队发现，粘土、含金属矿物或含盐冰可能产生与火星地下液态水相似的信号。
史密斯说，如果地下湖泊确实是粘土，那么现在“有了更多证据表明南极曾下过雨”，因为当你发现粘土时，你就知道那里曾经有过液态水，因为没有水粘土是无法形成的。
这项研究尚未提供任何确凿的证据，但史密斯并不感到意外。“科学总是在努力接近答案。”他表示，科学并非完美无缺，没有人知道确切的答案，但是，“这是朝着正确的答案迈出的一步。”
