作者:赵熙熙 来源:中国科学报 发布时间:2018/1/18 9:36:58
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火星发现地下冰窖
有助了解火星气候历史

 

科学家在火星陡峭的悬崖上发现了厚厚的冰。图片来源:NASA

本报讯 十多年来,亚利桑那州弗拉格斯市美国地质调查局的地质学家Colin Dundas每天都有一项例行工作——检查火星勘测轨道飞行器(MRO)每天传回的几十张高分辨率的图像。几年前,在这颗星球锈色外表下突然出现了一些令人惊讶的东西:一片淡淡的蓝色。

Dundas当时看到的,以及随后在其他7个地点发现的是一些陡峭的悬崖,它们厚达100米,暴露出了几乎是纯冰的状态。这一发现表明,在火星维度较低的地区,大量地下冰埋藏在距离火星表面只有一到两米深的地方。

Dundas说:“这种冰比以前认为的更为广泛。”他和合著者在最新出版的《科学》杂志上描述了这一发现。

每一处悬崖似乎都是冰川的一个光面,这让科学家们推测,过去的火星气候曾形成了一个层叠的记录,他们同时认为,这一发现为未来的人类基地提供了潜在的资源。

在火星上发现冰并不是什么新鲜事。冰覆盖了火星的两极,同时MRO上的雷达还探测到了遍布火星中部的厚厚的冰层特征。一些研究人员认为,这些沉积物可能是数百万年前存在的冰川遗迹,当时火星的自旋轴和轨道是不同的。但是,冰的深度以及它是以相对纯的冰层存在,还是被冻结在火星土壤的颗粒中,都是不确定的。

10年前,研究人员使用MRO发现了一条相关的线索——在新陨石撞击形成的小陨石坑的底部似乎是纯冰的池子。但目前还不清楚这些冻结的冰池是否与埋在地下的冰川相连,还是仅仅为被隔离的小块。在冰崖上,Dundas和他的团队可以看到冰川的横截面,并且他们耐心地重新审视着这些地方,看看它们是如何随时间改变的。

研究人员发现,冰在火星夏天一直存在,而此时任何短暂的冰霜都会蒸发。去年,MRO发现了几颗大卵石从一个悬崖上滚落,这表明逐渐侵蚀的过程使它们从一个巨大的冰沉积物中被释放出来。这项研究的合著者Ali Bramson说,显然,近表面的冰和巨大的地下沉积物是一样的。他是图森市亚利桑那大学的一名研究生。他说:“这种深、厚、纯的冰几乎一直延伸到火星表面。”

条纹和微妙变化的蓝色阴影暗示着冰层的堆积。法国南特大学行星地质学家Susan Conway说,这意味着在过去的一个气候周期中,这些沉积物在许多季节里堆积起来,形成了一层一层的雪。然后,风把冰盖埋进了沙砾中。“这是唯一合理的解释。”她说。

由于这些地方的表面鲜有陨石坑,研究人员提出,这些地下水冰是相对较近的时期形成的。此外,它们还提供了关于火星气候历史的线索。

加州斯坦福大学空间科学家G. Scott Hubbard说,从这些沉积物中取出一个核,然后带回地球,将为地质学家提供关于火星气候的宝贵信息。他说:“这个保存下来的记录非常重要,它可以带我们回到过去。”

研究人员猜测,数百万年来,火星的自转轴倾角和轨道发生了变化,之前的气候条件曾适合积雪在中纬度地区大量堆积,最终形成如今的浅层地下水冰。

由于这些浅层水冰距离火星地表仅有一两米的距离,参与研究的科学家在一份声明中说:“大体上,宇航员只要拎着桶和铲子去那里,水的需求就全解决了。”

然而这些悬崖都是在南纬或北纬大约55度的地区发现的,这片区域寒冷而黑暗,无法成为建立由太阳能驱动的人类基地的候选区域。由于这个原因,美国宇航局(NASA)的研究仅限于赤道附近的地点。现在,Hubbard想要NASA的人类探索计划去寻找接近赤道的类似悬崖。“分界点是什么?”他问道。他希望下一个惊喜将是更接近火星热带地区的冰。

包括美国在内的多个国家对火星感兴趣。去年12月,美国总统特朗普签署第一份太空政策指令,宣布美国宇航员将重返月球并最终前往火星。

目前NASA于2001年发射的“奥德赛”和2005年发射的MRO依然在环绕火星运转。此外,美国2003年发射的“机遇”号火星车和2011年发射的“好奇”号火星车也在火星表面上工作。(赵熙熙)

《中国科学报》 (2018-01-18 第2版 国际)
 
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