“火星快車”號首次發(fā)現(xiàn)古代相互關(guān)聯(lián)的湖泊系統(tǒng)地質(zhì)證據(jù)，這些湖泊曾深埋在火星表面之下，其中5個湖泊可能含有對生命至關(guān)重要的礦物質(zhì)?；鹦撬坪跏且粋€干旱的世界，但它的表面顯示出令人信服的跡象，大量的水曾經(jīng)存在于這個星球上。

我們看到了一些需要水才能形成的特征（例如，分叉的水流通道和山谷）就在去年，火星快車號探測到火星南極下有一個液態(tài)水池。一項(xiàng)新的研究揭示了以前只能通過模型預(yù)測的古代火星地下水范圍。荷蘭烏得勒支大學(xué)(Utrecht University)的首席作者弗朗西斯科·薩萊斯(Francesco Salese)說：

博科園-科學(xué)科普：早期火星是一個水的世界，但隨著地球氣候的變化，這些水退到地表以下，形成了水池和‘地下水’。我們在研究中對這些水進(jìn)行了追蹤，因?yàn)槠湟?guī)模和作用尚存爭議，發(fā)現(xiàn)了火星上存在全球地下水系統(tǒng)的首個地質(zhì)證據(jù)。Salese和同事們在火星北半球探測了24個封閉的深坑，其底部大約低于火星“海平面”4000米（考慮到火星上沒有海洋，這個高度是根據(jù)海拔和大氣壓力在火星上隨意定義的）。在這些隕石坑地面上發(fā)現(xiàn)了只有在有水的情況下才能形成的特征。許多環(huán)形山有多種特征，深度均在4000米至4500米之間，這表明這些環(huán)形山曾經(jīng)有過隨時間變化和消退的水池和水流。

其特征包括蝕刻在火山口壁上的溝渠、侵蝕地下水形成的山谷、被認(rèn)為是隨著水位上升和下降而形成的暗色彎曲三角洲、由靜水形成的火山口壁內(nèi)的脊?fàn)钐萏?，以及與流動的水有關(guān)的扇形沉積物。海平面與假設(shè)的火星海洋海岸線一致，該海洋被認(rèn)為存在于30億至40億年前的火星上。共同作者，意大利國際行星科學(xué)研究學(xué)院院長Gian Gabriele Ori說：我們認(rèn)為這片海洋可能與遍布整個星球的地下湖泊系統(tǒng)相連。這些湖泊可能存在于大約35億年前，所以可能與火星海洋是同時代的。

火星上水的歷史是復(fù)雜的，它與了解火星上是否曾經(jīng)出現(xiàn)過生命有著千絲萬縷的聯(lián)系。研究小組還在與地球上生命起源有關(guān)的五個環(huán)形山中發(fā)現(xiàn)了礦物跡象：各種粘土、碳酸鹽和硅酸鹽。這一發(fā)現(xiàn)進(jìn)一步證明，火星上的這些盆地可能曾經(jīng)擁有生命存在的條件。此外，它們是唯一的深到足以與火星地殼的水飽和部分相交很長一段時間的盆地，證據(jù)可能仍然埋藏在今天的沉積物中。探索這樣地點(diǎn)可能會揭示適宜于過去生命存在的條件，因此與太空生物任務(wù)高度相關(guān)，例如歐洲航天局和俄羅斯航天局的聯(lián)合奮進(jìn)號(ExoMars)。

當(dāng)ExoMars微量氣體軌道器已經(jīng)在從上面研究火星時，下一個任務(wù)將于明年發(fā)射。它包括一個火星漫游者（最近以羅莎琳德·富蘭克林的名字命名）和一個表面科學(xué)平臺，將目標(biāo)和探索火星上被認(rèn)為是尋找火星生命跡象的關(guān)鍵地點(diǎn)。這樣的發(fā)現(xiàn)非常重要，將幫助我們確定火星上最有希望發(fā)現(xiàn)過去生命跡象的區(qū)域。尤其令人興奮的是，在這顆紅色星球——火星快車上取得如此豐碩成果的一項(xiàng)任務(wù)，如今在幫助ExoMars等未來的任務(wù)以不同方式探索這顆行星方面發(fā)揮了重要作用。這是一個偉大的例子，任務(wù)一起工作，并取得了巨大的成功。

這張圖（下圖）展示了火星上隕石坑盆地是如何隨著時間的推移而演變，以及它們曾經(jīng)是如何蓄水的。這個模型構(gòu)成了對火星地下水一項(xiàng)新研究的基礎(chǔ)，該研究發(fā)現(xiàn)，一些地下深度超過4000米的深盆地顯示出曾經(jīng)含有水池的跡象。圖片(來自NASA火星勘測軌道飛行器上的背景攝像機(jī))展示了在盆地中觀察到的不同特征的例子。有三個主要階段：第一階段(頂部)，火山口盆地被水淹沒，與水相關(guān)的特征——三角洲、侵蝕的山谷、河道、海岸線等——形成內(nèi)部。在第二階段(中期)，全球范圍內(nèi)的水位下降，新的地貌出現(xiàn)。

火星快車于2003年6月2日發(fā)射升空，并于去年進(jìn)入太空15年。這項(xiàng)研究使用了歐洲航天局火星快車上的高分辨率立體攝像機(jī)(HRSC)、美國宇航局的高分辨率成像科學(xué)實(shí)驗(yàn)(HiRISE)以及美國宇航局火星勘測軌道飛行器上攝像機(jī)的觀測結(jié)果。根據(jù)來自HRSC和美國宇航局火星軌道激光高度計的數(shù)據(jù)，使用了一個數(shù)字地形模型?；鹦巧嫌康叵滤囊?guī)模，以及它與沉積系統(tǒng)的關(guān)系，仍然是一個持續(xù)的爭論。

在北赤道地區(qū)的幾個深坑(盆地)顯示了令人信服的跡象，在整個星球范圍內(nèi)，表明火星上曾經(jīng)存在著大量的水。水形成特征的存在，包括河流吉爾伯特和侵蝕谷補(bǔ)給的侵蝕三角洲，構(gòu)成了地下水上涌導(dǎo)致盆地內(nèi)長期存在水體的有力證據(jù)。陸域證據(jù)表明，不僅在松散沉積物中，玄武巖基巖中也可能存在侵蝕谷。研究人員提出了一種假設(shè)，該假設(shè)考慮了觀測形態(tài)與假設(shè)的地下水位之間的海拔差異，并將其描述為“堤限水”模型，該模型已在地球上存在，并首次在火星地質(zhì)文獻(xiàn)中引入。

只有本研究中考慮的最深的盆地，那些在火星基準(zhǔn)面以下海拔深度超過-4000米的盆地，截獲了水飽和帶并顯示出地下水波動的證據(jù)。在全球范圍內(nèi)發(fā)現(xiàn)這些地下水排泄點(diǎn)，有力地表明，假定的火星海洋與在海斯帕拉時期由于地下水波動而形成的各種沉積沉積物之間存在聯(lián)系。這一新發(fā)現(xiàn)的水形成特征證據(jù)大大增加了生物特征被埋藏在沉積物中的可能性。這些深盆地(地下水湖泊)將是未來勘探任務(wù)的興趣所在，因?yàn)樗鼈兛赡芴峁┻m合生命存在的地質(zhì)條件證據(jù)。

博科園-科學(xué)科普｜研究/來自: 歐洲航天局(ESA)/Markus Bauer

參考期刊文獻(xiàn):《地球物理研究》

DOI: 10.1029/2018JE005802

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