火星深处存在液态水

胡德良

在具有30多亿年历史的火星南极冰盖周围坐落着一片“南极高原”，那里地势平坦，常年冰封。但是，如果探测器能够探测到冰面之下大约1500米深的冰盖底部，就会发现那里潜伏着一个面積比曼哈顿岛大将近3倍的液态水湖泊。

液态水的发现

意大利科学家团队利用高级雷达探深仪MARSIS，发现了这个至少有几米深的湖泊。这是当今火星上首个已知的液态水库，它是在火星上寻找生命的关键。

MARSIS利用低频雷达脉冲波束绘制了火星的地下结构，这些波束可以到达地面以下几千米的深处。低频雷达脉冲波束会畅通无阻地通过大多数物质，但是每当遇到不同物质之间的分界线（如冰和基岩之间的界面）时，脉冲波束就会反射回探测器，尤其是水界面的反射更为强烈，在数据的可视化信号中特别明亮的。

早在2007年，科学家就对火星南极冰盖之下的亮点进行了初步探测。后来，这支意大利研究团队重新调整了MARSIS，于2012年至2015年间，采用强化扫描模式对火星南极高原进行了29次勘察。在整个勘察活动中，MARSIS获得的信息屡次表明，冰盖下有一个宽20千米的亮点依存于一个碗状的凹陷处，其特征跟大量的液态水体相符。更准确地说，凹陷处充满了水饱和沉积物，这些沉积物更像地下水道里的污泥。

数十亿年前的火星，更像现在的地球，拥有大量的水。天体生物学家推测，那时火星上要形成生命可能没有任何困难。但是在生命有望生存的时期，不知为何火星的演化“迷失了方向”，转变为一颗干涸的天体。如今，到火星执行任务的机器人仍然能够发现曾经火星的印记，如岩石上形成的一片片水冰霜冻区、着陆器腿部冷凝的水滴等。此外，盛夏时期，轨道探测器也能探测到溪水从陨石坑壁流下的痕迹。或许，会有生命以一种特定的方式存活了下来。如果是这样的话，它们将不得不面对水分迅速消失在稀薄的冷空气中，地表变得干燥无比的恶况，艰难地挣扎。由于火星的重力场非常弱，期间一些水可能会消失于太空中，但有很大部分水还是留存了下来，冻结于表面之下。而从现在探得的情况看，并不是所有埋藏在表面之下的水都被冻结了。

生命存在的条件

无论是在地球冰川之下还是火星冰盖之下，水的融化机制大致是相同的：从下部涌出的热流与从上方压下来的大块隔热覆盖层相结合，形成融水湖。在地球上，这样的湖泊通常由水道连接，形成类似于支流的水网，伸展到冰盖之下的广阔区域。

20世纪80年代末期，行星物理学家史蒂夫·克利福德（Steve Clifford）开始探索火星南极和北极冰盖之下的水文活动，研究这两处水文活动的相似性，以及这种活动是否可以将融水送达全球范围的蓄水层。根据克利福德假设的情况，蓄水层应该存在于火星的永久冻土之下。

克利福德的模型表明，如果火星尚有大量液态水存在，就可能形成一个跨越全火星的庇护所，容纳很久以前从星球表面撤退下来的生命。那么我们就有理由相信：起源于火星上的生命，有可能经过进化适应了地表之下的环境，生存至今。如果在火星南极高原表面之下1500米的地方的确拥有液态水，那么液态水也可能存在于更深的地方。如果火星一个区域拥有适合生命生存的条件，而该区域跟存在液态水的其他区域之间具有液压连续性，那么火星表面之下就可能拥有一个从火星早期保存了下来的、规模可观的生物圈。

此外，要在火星地下形成一个水环境，还需另外一个关键因素，那就是从岩石和沉积物中浸出的、起着防冻剂作用的矿物盐。假如那里真有生命存在，也将不得不与其进行抗争。矿物盐弥散于融水之中，所产生的盐水在远远低于典型的纯水冰点时仍会处于液体状态。研究人员了解到，这样的矿物盐大量存在于火星的岩石中，而且极有可能是先前在火星表面上观察到的露珠样水滴和陨石坑壁溪流形成的原因。克利福德希望火星表面下的地热区能够为该区域充分加热，形成液体水库，而且其盐度还不至于伤及生命。事实上，这样的热区说也为研究团队最近发现的湖泊提供了依据。

生物环境的保护

由于MARSIS仪器缺乏足够的灵敏度和分辨率，无法准确地测出沉积层的厚度，也无从得知该沉积层是否跟其他的水体相连。因此，未来研究人员将给下一代轨道探测器搭载更加高级的雷达探测仪。但是出于对火星的保护，目前没有任何火星航天计划。如果将来启动了火星航天计划，也许就能够对火星上的融水进行直接采样。

需要注意的是，我们的调查研究不能对火星造成污染。不然不仅会使任何生命探测实验的结果变得模棱两可，而且可能会使全火星范围内互相关联的栖息地遭到污染，这对火星上可能存在的生物圈造成非常严重的影响。