作 者|中国科学技术大学博士后 胡衎 黄泰子
指导教授|中国科学技术大学教授 博士生导师 张国庆
策划统筹|郭浩 李进 韩娟 知识法律顾问|陈慧娟
微信账号|网易科学人（WYKXR163）/科学猫科普（kexuemaokepu）
关于火星上存在水的设想从30年前就开始了，并一直处于争议中。无线电回波探测技术(RES)一直被用来探究此项问题，在液态水和冰的界面或者交替水相和冰的状况会产生非常明亮的无线电反射。火星快车号（Mars Express）探测器上的火星亚表面和电离层探测高新雷达（Mars Advanced Radar for SubSurface and Ionosphere Sounding，MARSIS）正是用于进行RES实验的设备。
火星快车号
2018年7月25日，意大利航天局在著名科学杂志《science》上发表文章，称在火星上发现液态水存在的雷达证据。MARSIS已经在火星亚表面进行了超过12年的调查，搜寻液态水的证据。雷达信号深入到沉积层中（超过3.7公里），在靠近南极层状沉积（South Polar Layered Deposits，SPLD），即火星南极冰盖最厚部分的区域具有强烈的RES信号。通过对RES信号的定量分析，该信号有较高的介电常数（>15），与液态水类似。 21987年科学家通过热力学计算得到基底融化层厚度与火星北极冰帽厚度4-6km一致，但是在南极，沉积层非常薄，只有1-2km，地热融化范围远远深于冰冻层，也就是冰融化可能发生在非常深的地方。3此次的液态水仅在表面以下1.5km，大大高于此前的推测，也为后续火星水的开发利用提供了可能性。
火星快车的图像中，液体水在火星南极的冰（白色）下
火星表面的重力比地球上小得多——准确地说,比地球低62%。4火星因为表层大气非常稀薄，密度不到地球大气的1%，所以非常冷，平均而言，火星表面的只有-60 ℃。5,6,7液态水在冰冻层下面没有被冻住？科学家推断因为含有大量的盐，盐可以降低冰的熔点。
要想获得这些液态水，首先得穿越表层的冷冻层。火星因为没有大气层的阻断，太阳辐射更加严重，NASA在2004年发射到火星上的“勇气号”探测车，科学家原本预计它的发电量会受到尘埃的影响，只能工作90天，但实际上它依靠太阳能工作了6年，直到车子车轮陷入软土无法动弹。通过利用太阳能和电池储能发电技术，我们可以利用淡化海水技术，来除去液态水中的盐类和杂质。8,9但是现在发现的液态水毕竟还深埋地下，而将表层的冰转化成水可能效率更快。
“勇气号”探测车
1975年8月，美国“海盗1号”升空，次年7月第一次成功在火星着陆，证实了火星是一个荒凉的世界。火星是太阳系第四行星，在英语中，火星是一个罗马战神的名字。因为表面上广泛分布的红色氧化铁使它呈现出红色的外观，通常被称为“ 红色星球 ”。10
火星是一个具有稀薄大气层的类地行星，其表面特征让人联想到月亮的撞击坑和地球的山谷，沙漠和极地冰盖。
物理特征：火星直径约为地球的53%，质量约为地球的11%，体积约为地球的15％，表面引力约为地球的38％。自转轴倾角、自转周期均与地球相近，公转一周约为地球公转时间的两倍。
内部结构：与地球一样，火星已经分为一个致密的金属核心和不太密集的材料覆盖层。
大气层：因为大量的小行星撞击，火星在40亿年前失去了它的磁层，所以太阳风直接与火星电离层相互作用，通过从外层剥离原子来降低大气密度。火星上最高的大气密度等于地球表面以上35公里（22英里）。平均表面压力仅为地球的平均表面压力的0.6％。火星的大气包括约96％的二氧化碳，1.93％的氩气和1.89％的氮气以及痕量的氧气和水。
气候：在太阳系中的所有行星中，由于火星和地球的旋转轴的倾斜相似，火星的季节是最像地球的。因为火星与太阳的距离越远，火星季节的长度大约是地球的两倍，导致火星年大约两个地球年。
火星极光
人类很早就对火星这颗红色星球充满了兴趣，迄今已执行过45次任务。但通往火星的道路充满了坎坷，上世纪的发射成功率仅为33%。其中，前苏联的发射记录尤其惨烈，火星表面也被称为是“苏联深空探测的坟场”。前苏联在1960年就首先发射探测器-火星1A号，可惜没能进入地球轨道，而这仅仅是个开始。据统计，前苏联和俄罗斯在其火星探测计划中共执行过20次发射任务，只成功过2.5次。前苏联第一次、也是人类首次着陆成功的着陆器火星3号到达火星表面后，成功工作了20s就失联了。这么短的时间，连张图片都没传回来。
火星一号
第二次成功着陆的火星5号比前辈要好一点，正常工作9天，传回60张图片后，“罢工”了。最后是1973年的火星6号，其轨道实验成功传回了数据，但是着陆器着陆失败，所以只能算半次。相比之下，美国执行火星计划的过程顺利得多。人类至今7次完全成功的登陆任务，均来自于美国。这些任务陆续传回了大量的火星数据，包括地形地貌、大气、气候和土壤分析等，是人类深入了解火星的唯一窗口。其中最为世人关注的就是勇气号和机遇号火星探测器。它们分别于2004年1月4日和同年1月25号着陆火星，预计寿命只有三个月。但勇气号运行了2695天，长达7年；机遇号更是一个奇迹，至今仍在工作，已经过去了14年！
通过实地调查、取样和拍摄，勇气号和机遇号提供了“火星曾经有水”的直接证据，完成了预定任务。中国也计划在2020年发射萤火二号，实现轨道器环绕火星的探测任务。期待那一天的到来！
1. J. J. Plaut, G. Picardi, A. Safaeinili, A. B. Ivanov, S. M. Milkovich, A. Cicchetti, W. Kofman, J. Mouginot, W. M. Farrell, R. J. Phillips, S. M. Clifford, A. Frigeri, R. Orosei, C. Federico, I. P. Williams, D. A. Gurnett, E. Nielsen, T. Hagfors, E. Heggy, E. R. Stofan, D. Plettemeier, T. R. Watters, C. J. Leuschen, P. Edenhofer Science 316, 92–95 (2007).
2. R. Orosei, S. E. Lauro, E. Pettinelli, A. Cicchetti, M. Coradini, B. Cosciotti, F. Di Paolo, E. Flamini, E. Mattei, M. Pajola, F. Soldovieri, M. Cartacci, F. Cassenti, A. Frigeri, S. Giuppi, R. Martufi, A. Masdea, G. Mitri, C. Nenna, R. Noschese, M. Restano, R. Seu Science 25, eaar7268(2018)
3. S. M. Clifford, Polar basal melting on Mars. J. Geophys. Res. 92, 9135–9152 (1987).
4. Hirt，C。; Claessens，S.J。;库恩，M。;费瑟斯通，W.E。 （2012年）。 “火星的公里分辨率重力场：MGM2011”。行星与空间科学。 67（1）：147-154。
5.艾德尔曼，艾伯特（2001年）。 “火星表面温度”。物理概况。
6.“焦点部分:火星行星”。 MarsNews.com。检索2007年9月8日。
7.“火星事实”。美国航空航天局。存档于2013年6月7日的原始。检索2013年6月20日。
8. Fischetti，Mark（2007年9月）。 “新鲜出海”。科学美国人。 297（3）：118-119。
9. Ebrahimi，Atieh; Najafpour，Ghasem D; Yousefi Kebria，Daryoush（2018年）。海水淡化。 432：1。doi：10.1016 / j.desal.2018.01.002。
10.“赤铁矿的诱惑”。科学@美国宇航局。美国航空航天局。3月28日，2001年存档从原来的2010年1月14日。
11. Williams，David R.（2004年9月1日）。“火星情况说明书”。国家空间科学数据中心。美国航空航天局。
本文来源：网易科学人
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