火星南极冰盖下存液态水？两大探测器给出相反答案

IT之家 11 月 24 日消息，长期以来，科学界普遍认为现代火星气候过于寒冷干燥，难以维持液态水存在。然而，最新证据正对这一观点提出挑战。搭载于“火星快车号”（Mars Express）探测器上的“火星地下与电离层探测先进雷达”（MARSIS）传回的数据显示，在火星南极冰盖底部一处约 19 公里宽的区域内，存在异常强烈的雷达反射信号。

此类回波特征在该区域前所未有，其波形与科学家预期中被冰层封存的液态水所呈现的雷达信号高度相似。倘若该发现最终得到证实，将颠覆人们对火星当前气候条件的既有认知，并重新引发关于火星是否仍存在适宜微生物生存环境的重大科学讨论。

尽管围绕这些雷达信号的讨论令人兴奋，但研究人员仍谨慎指出：在火星极端低温环境下，维持南极冰盖下液态水的存在极为困难。除非存在高浓度盐分形成的卤水（brines），或局部地热活动提供热源，否则液态水几乎不可能长期稳定存在。

正因如此，科学界正积极评估其他不依赖液态水的“干燥”解释模型。例如：分层沉积的干冰（固态二氧化碳）与水冰组合；或含盐冰层与黏土矿物的混合体，这些物质无需存在实际的地下湖泊也能增强雷达反射率。

据IT之家了解，为核实 MARSIS 的发现，科学家转而利用“火星勘测轨道飞行器”（MRO）搭载的“浅层雷达”（SHARAD）开展交叉验证。尽管 SHARAD 工作频率更高、分辨率更优，但其传统模式下探测深度有限，无法触及南极冰盖底部。

突破出现在任务团队实施一项创新机动操作之后：通过将航天器沿飞行轴滚动 120°（远超此前 28° 的极限），大幅提升了 SHARAD 的探测深度与信号强度。这一被称为“超大角度滚动”（Very Large Roll, VLR）的新技术，使雷达得以首次对可疑高反射区域底部结构展开有效探测。

在近期发表于《地球物理研究快报》（Geophysical Research Letters）的一项研究中，加雷斯・摩根（Gareth Morgan）及其团队系统分析了 91 次直接飞越该高反射区域的 SHARAD 观测数据。

结果令人意外：仅在实施 VLR 机动期间探测到微弱的底部回波信号，且其强度远低于 MARSIS 所记录的强反射。研究人员指出，该微弱信号更可能源于冰层下方一处相对平滑的固态界面，而非液态水体。

目前，还需要进一步研究来弄清楚为什么 SHARAD 和 MARSIS 会显示出如此不同的结果。