科学家首度在火星上发现20公里宽的地下湖

　　这张影像是由轨道卫星所拍摄的火星南极冰冠，科学家利用雷达发现下方可能有大量液态水！ PHOTOGRAPH BY SCIENCE HISTORY IMAGES, ALAMY STOCK PHOTO

　　黑暗的盆地和明亮的极冠是火星上相当明显的特征。 PHOTOGRAPH BY NASA, JPL, USGS

　　据美国国家地理（撰文：NADIA DRAKE 编译：林宇威）：科学家首度在火星上发现20公里宽的地下湖泊，这或许可以解开火星人的神秘面纱，而且还为搜寻外星生命的研究提供了新目标！

　　太阳系外侧的卫星拥有大量液态水或许已经不稀奇了，但要在火星上找到大量液态水可就没那么容易了。不过，现在科学家终于办到了！

　　科学家利用雷达扫描这颗红色行星，发现在南极地表下方约1.6公里的地方，有个稳定的液态咸水湖泊，宽度约20公里左右。更让人兴奋的是，这可能不是火星唯一的地下湖泊！

　　「还有其他的地方也有类似的特征，没道理认为这是唯一的地下湖泊。」意大利罗马第三大学（Roma Tre University）的爱琳娜．佩蒂内利（Elena Pettinelli）表示，由她所合着的火星地下湖泊论文刊登在7月25日出版的《科学》期刊上。

　　如果证实火星真有地下湖泊，这就可以解答火星古代海洋的消失之谜，未来人类前往火星殖民，也能靠地下湖泊获得水资源。对天文生物学家来说，这个发现更是让人兴奋，地下湖泊可能是外星生命的理想栖息之地呢！

　　「在地球上的这种环境，像是南极，就有细菌存在，」佩蒂内利说：「冰层深处可能有细菌存在。」

　　火星曾经绿意盎然？ ！

　　数十亿年前的火星可能像今日的地球一样温暖，并且有大片海洋覆盖。但现在的火星，却成了干燥荒芜的沙漠。这些曾经濡湿、冲刷、翻搅火星砂土的大量液态水，现在究竟到哪去了？数十年来，科学家一直试图解答这个问题。

　　到目前为止，科学家在火星上发现水的新闻，你可能已经听过很多次了。但过去所发现的水，要不是存在时间相当短暂，就是很难真正获取。有些是徘徊流连在大气中，有些则是被禁锢在极冠的永久冻土里，另一些则是季节性地往下渗透到陨石坑的斜坡。我们所发现的液态水数量，与古老火星海洋的水量相差甚远，也很难利用这些液态水来种植作物。

　　「我们知道火星表面过去曾有大量的水，但我们不知道现在这些水到哪去了？」科罗拉多大学博尔德分校的鲍比．布劳恩（Bobby Braun）表示。因此科学家假设，有些消失的水可能被困在含有大量液体的地下含水层中。

　　但是一直要到本世纪初期，人类才首度发射能够侦测火星地下水的太空船。

　　其中一艘就是欧洲太空总署的火星快车号（Mars Express），这艘太空船自2003年开始，就一直绕行距离太阳第四近的岩质行星。太空船上有个特殊的仪器──「火星地底与电离层遥测雷达」（MARSIS），能够利用雷达脉冲来观察火星地表下方的情形。这个仪器的原理是向火星球发射低频的无线电波，无线电波会穿透火星地表，直到被地质结构和分层的边界反弹。科学家研究太空船所接收到的反射回波，就能推测火星地表下方的可能状况。

　　2008年，MARSIS团队发现了闪烁的亮光，这些亮光可能来自结冻冰层交错覆盖的火星南极附近。在地球上，咸水湖泊会产生最明亮的雷达反射。因此，科学团队决定要仔细观察这个区域。

　　他们花了好几年时间收集很多数据，但这些资料并不全都有用。 2012年，他们终于收集到足够的观测资料，而能进一步拼凑出事物的全貌。在那之后，科学家又花了三年时间以及29次的太空船飞越观测，才获得足够的资讯。

　　「我们知道那里一定有些东西，我们非常好奇，非常想知道那儿的地表下方究竟藏了什么。」佩蒂内利回忆说：「我们进行了一些非常困难的数据分析。」

　　要厘清MARSIS的数据并不容易。在接下来的两年里，科学团队仔细汇整处理了这些观测结果，竭尽所能地排除其他可能性，例如更深层的干冰。

　　科学家比较火星和地球上的反射模式，最后他们相信这是藏在冰层下方的湖泊。他们推测这个湖泊可能有数公尺深，而且含有各种盐分，因此在极低的温度下还能维持液态。

　　火星快车号的科学团队将这个发现与格陵兰和南极洲冰层下方的湖泊相类比，在地球上的这些冰下湖泊有的非常巨大，当然也足以孕育我们所知的生命形式。

　　如果不是湖，那会是什么？

　　但不是每个人都相信，这个「湖泊」真的是个湖。即使是根据此团队的说法，他们所发现的也可能是一大团潮湿的烂泥巴，更像是泥泞的沉积物，而不是庞大的液态水体。佩蒂内利表示，要确定这些结构的真正性质，需要另一种不同的仪器。

　　「我们无法在两个可能性之中做出抉择，因为拥有的资讯不足，无法判断这是个湖泊，或是富含水分的沉积物，像是含水层。」佩蒂内利说：「但如果是湖泊，那就更有趣了。」

　　除了火星快车号，还有另一艘配备地面穿透雷达的轨道卫星，正在环绕火星运行，这让整件事更曲折离奇。

　　「我们没有看到这样的反射物。」史密森尼国家航空太空博物馆的布鲁斯．坎贝尔（Bruce Campbell）说，他是美国航太总署火星侦察轨道卫星（MRO）上的浅地层雷达（SHARAD）仪器操作团队成员之一。

　　自2006年以来，MRO就在火星轨道上运行，这艘太空船的雷达对火星地表进行了大范围的扫描，期间也曾多次通过南极层状沉积物的上方，但并没有发现任何类似水体的反射情形。

　　亚利桑那大学的杰克．霍尔特（Jack Holt）说，这很可能是因为MRO的雷达使用不同的波长，或许这些波长的电波在尚未抵达可能的水体深度之前，就被极地的冰层散射了。但他也指出，如果是液态湖泊这么会反射的物质，SHARAD应该要能够侦测到才对。

　　「除了金属之外，盐水是我们所能想到会对雷达产生最强反射的东西了，」他说：「如果是湖泊的话，那就表示会有着光滑如镜面一般的反射，SHARAD比较有可能侦测到。但如果是饱和的沉积物，那表面会更为粗糙，SHARAD可能就侦测不到讯号了。」

　　总之，科学家亟欲证实这个发现，包括MARSIS的科学团队。

　　「我认为，我们已经尝试了各种方法来排除讯号来自液态水的可能性，而且我们做得很好。」佩蒂内利表示：「所以我们现在还满相信这个推论，当然，我们也希望将来能有更多其他数据，让我们更加确定。」

　　有水希望就大

　　如果那里真的有液态湖泊，这些咸水可能有助于揭开火星海洋消失之谜。寻找外星智慧研究所（SETI Institute）的娜塔莉．卡布罗尔（Nathalie Cabrol）说，这也为火星的水文循环提供了线索，地下的含水层可能来自于两极极冠的融冰，还包含了从南部高地往北流动的大量液态水。

　　「你可以猜到，火星的两极会有非常潮湿的沉积物，或是像透镜般的液态水，」她说：「这里就是我们推测会有水体存在的地方。」

　　卡布罗尔对这些存在奇怪地方的水并不陌生，因为她在地球上的工作就是研究与火星类似的地理环境，有时候甚至需要潜入分布在高耸安第斯山脉群峰间的湖泊。无论MARSIS发现的讯号是潮湿的沉积物，还是真正的湖泊，她说这都很让人兴奋。

　　「我们在这里看到可能有水存在，可能适合生物居住……矿物质里可以产生养分，」她说：「还需要的是能量来源……如果最近在火星两极区域有火山现象发生，那这绝对会成为适合生命生存和寻找外星生命的绝佳目标。」

　　另一方面，她也指出，「如果想要前往此处，可能有很大的问题，因为这里属于行星保护的特殊区域。」她指的是为了防止适居环境遭受行星际污染的联合国法规。

　　对将来想要殖民火星的人类来说，这个新发现的水源也是我们希望能够利用的资源，虽然这可能不是马上就能办到的事。

　　「我认为到火星的第一批人类，不太可能往下钻探数公里深。」国家地理火星系列的顾问，也是美国航太总署前首席技术专家布劳恩说。

　　「但我认为，如果这真的是个湖泊，那么可能还有其他更接近地表的类似水体，」他说：「如果我们知道在地表下方数十公尺深处，就有一大堆水的话，那么将来计画建立火星基地的人类，当然会想弄清楚这一切。」