美国宇航局最新研究火星表面可钻井融冰取水

    来源: 互联网

      

      美国宇航局最新研究报告称,人们在火星表面凿钻水井,可以获得充足的水资源,维持人类的生活。

      北京时间1月10日消息,据国外媒体报道,首批抵达火星的人类开拓者面临的一个巨大挑战是缺少水。

      如果人类未来登陆火星,将需要饮用水、用水种植灌溉农作物,甚至用于制造他们返程地球的火箭燃料,缺少可获得的液态水是一个重大问题。然而,火星确实存在大量的冰层,美国宇航局最新研究报告称,人们在火星表面凿钻水井,可以获得充足的水资源,维持人类的生活。

      2018年,科学家在火星表面发现埋藏在表面之下的冰川,这一“改变游戏规则”的进展可能为第一批前往火星的游客提供无限的水资源。目前,火星表面侵蚀已暴露出8个冰点区域,其中一些冰点位置非常浅,仅距离火星表面1米之下,最深的冰点区域在火星表面之下100米,甚至更深。

      

      “罗德里格斯水井”的原理是钻探穿过地表直达冰下冰层,融化一些冰,形成一个水池,然后将水抽取出来。通过持续向地下水池泵入热量,就逐渐形成一个蓄水池和一个持续供水系统。

      火星勘测轨道器2005年分析数据表明,这些地下冰层是“纯冰”。目前美国宇航局一项研究正在地球上模拟如何利用水井钻探和融化冰层。美国德克萨斯州航空研究员史蒂夫·霍夫曼(Stephen Hoffman)表示,火星表面曾经有大量液态水流动,但是人们普遍认为火星表面现在已完全枯竭。

      近期几项研究表明,火星表面许多区域都潜在着大量水源,包括被认为是未来人类任务的候选登陆区域。如果这些蓄水池能够支持人类完成火星任务,那么未来火星任务可能出现显着变化。目前这支研究小组在格陵兰岛对上世纪60年代初美国陆军开采的“罗德里格斯水井”进行研究,试着钻探并采集地下冰层。

      火星地下冰川是如何形成的?

      研究人员表示,火星地下冰川以冰雪形式沉积很长时间,这些沉积物暴露的切面是相对纯净的水冰,表面覆盖着几米厚的水冰和岩石灰尘结合层。

      火星含冰带和色层变化,暗示着它是一层层形成,也许是随着时间的积累逐渐形成了冰盖。研究人员认为,这些冰层形成的时间相对较晚,因为这些区域的表面看上去较为光滑。

      如何钻探火星水资源?

      目前研究小组在格陵兰岛对上世纪60年代初美国陆军开采的“罗德里格斯水井”进行研究,从那时起这种钻井技术就用于偏远地区,其中包括阿蒙森·斯科特南极站。

      “罗德里格斯水井”的原理是钻探穿过地表直达冰下冰层,融化一些冰,形成一个水池,然后将水抽取出来。通过持续向地下水池泵入热量,就逐渐形成一个蓄水池和一个持续供水系统。

      

      研究人员称,一些火星车具备钻探能力,可以在火星表面凿钻发现水资源。

      研究人员在报告中指出,通过对这些地下冰层提取水资源的技术回顾,我们发现一种在火星环境中似乎可行的方案:对火星表面碎屑层进行钻孔,通过加热冰层区域形成一个地下水库。

      “罗德里格斯水井”通过钻探地下冰层融化冰,从而形成一个水池,然后再从水池中将水抽出来。通过持续向池中泵入热量,形成一个蓄水池和持续供水系统。

      火星建造一个“罗德里格斯水井”每天可制造380升水!

      每天制造380升水,这个数字接近于美国人均每天用水量,但却是国际空间站宇航员人均每天用水量10倍。美国《科学》杂志近期发表文章称,虽然长期以来科学家知道火星表面存在冰,但是更好地了解其深度和位置可能对未来人类探索火星环境是至关重要的。

      研究报告合着作者、亚利桑那大学月球和行星实验室谢恩·伯恩(Shane Byrne)说:“人类无论走到哪里都需要水,携带水非常沉重并且不方便。之前从火星提取人类可用水的想法是将水从非常干燥的火星大气中提出,或者分解含有水的岩石。我们在火星表面之下发现掩埋着几乎纯净的水冰。”

      同时,他强调称,我们并不需要高科技解决方案,你可以拿着水桶和铲子采集你需要的水。并且这些火星冰点区域非常接近人类可能登陆的位置,而不是不适宜人类居住的火星极地冰盖。

      这些冰点区域位于火星北半球和南半球,纬度在55-58度之间,相当于地球上的苏格兰或者南美洲最南端。研究人员认为,火星地下冰层形成的时间相对较晚,因为这些区域表面看上去非常光滑,没有天体碎片碰撞火星表面形成的陨坑。

      科学家发现火星冰崖多数位于邻近极地区域,在火星冬季一些残骸会滑入寒冷黑暗的悬崖,并不适合建立长期人类营地。然而,如果能从其中一个地下冰川中钻取样本,研究人员就能了解火星的气候历史,以及火星上可能存在的生命。

      研究人员使用火星奥德赛轨道器光谱仪、探地雷达仪,以及欧洲航天局火星快车轨道器,在冰崖断层直接观测到巨大地下冰层。同时通过观察新碰撞陨坑,可以发现地下冰。

      伯恩说:“这就像一个蚂蚁农场,你可以透过侧面玻璃看到隐藏在地下的蚂蚁巢穴。”科学家还未确定这些特殊冰崖最初是如何形成的。

      然而,一旦掩埋的地下冰层暴露在火星大气层,由于冰直接从固态升华为水蒸汽,冰崖在“消退”过程中很可能会变得更宽、更高。在其中某些区域,裸露在外的水冰沉积物厚度超过了90米。

      美国地质调查局地质学家科林·邓达斯(Colin Dundas)说:“这种地下冰层的分布比之前认为的更加广泛。火星表面大约三分之一的区域都有浅层冰,它们记录了火星近代历史。我们在冰崖看到了冰层横截面,这将对我们提供比以往任何时候更加详细的3D视图。”

      研究人员利用火星勘测轨道器“小型火星侦察成像光谱仪”(CRISM)证实了观测到的明亮物质是冰冻的水,并非覆盖在火星表面的薄霜层。之前研究人员使用火星勘测轨道器浅层雷达仪(SHARAD)测绘了火星中纬度地下水冰原地图,估测地下冰层顶部至表面不到10米。

      火星勘测轨道器副项目科学家莱斯利·坦帕利(Leslie Tamppari)称,如果你在这些地点执行勘测任务,可以沿着斜坡向下的岩层进行取样,这样可以详细洞悉火星气候历史。随着时间的推移,火星液态水会发生什么变化:它们存在哪里?冰是什么时候沉积的?什么时候消退?这将是亟待揭晓的谜团。

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