【博科园-科学科普】火星曾经是一个温暖而湿润的地方，有液态水覆盖它的大部分表面。但是在4.2到37亿年前失去了大气层，导致大部分地表水消失。今天大部分的水仍然隐藏在水冰的表面之下，这在很大程度上被限制在极地地区。
美国宇航局火星勘测轨道飞行器上的HiRISE相机上，一段地下冰的横断面露出了明亮的蓝色。图片版权：NASA/JPL-Caltech/UA/USGS
近年来，科学家们也已经了解到火星赤道地区存在的冰沉积，尽管它们的运行深度是不可预测的。但根据美国地质调查局(U.S. Geological Survey)的一项新研究，火星表面的侵蚀显示了大量的水冰沉积。除了代表一个重要的研究机会，这些矿藏还可以作为火星移民点的水源，一旦建成就可以了。
这项名为“火星中纬度地区暴露的地下冰层”的研究最近发表在《科学》杂志上。科林·m·邓达斯领导的研究人员与美国地质调查局,包括来自月球和行星实验室的成员(LPL)亚利桑那大学、约翰霍普金斯大学、佐治亚理工学院、行星科学研究所,德克萨斯大学奥斯汀分校地球物理研究所。
火星勘测轨道飞行器(MRO)。图片版权：NASA/JPL
为了研究，研究小组查阅了在火星侦察轨道器(MRO)上的高分辨率成像科学实验(HiRISE)获得的数据。这一数据揭示了火星中纬度地区的8个位置，在那里，由于侵蚀造成的陡峭斜坡暴露了大量的地下冰。这些沉积物的深度可达100米(328英尺)以上。
裂缝和陡峭的角度表明，冰是紧密结合的。正如邓达斯在最近的NASA新闻声明中解释的：火星表面大约有三分之一的地方有浅层的冰，记录了火星最近的历史。我们在这里看到的是冰的横截面，它给我们提供了比以往任何时候都更详细的3d视图。
这些在横断面上暴露于相对纯净的水冰下的冰，很可能在很久以前就形成了雪。从那以后，它们被一层冰胶结的岩石和灰尘覆盖，厚度在1到2米(3.28到6.56英尺)之间。观察发现在火星北半球和南半球,在纬度从约55°到58°占大多数的表面。
毫不夸张地说，这是一个巨大的发现，并为火星科学研究提供了重大机遇。除了影响现代地貌，这片冰也是火星气候史的保存记录。就像好奇号漫游者如何通过检查盖尔陨石坑的沉积层来探测火星的过去一样，未来的任务可能会钻进这块冰去获取其他地质记录进行比较。
在火星上的这个坑里，北缘的陡坡(向图片的顶部)暴露了一层厚厚的地下水冰。图片版权：NASA/JPL-Caltech/UA/USGS
这些冰沉积物以前是由火星奥德赛轨道器(使用光谱仪)和地面穿透雷达在MRO和ESA的火星快速轨道飞行器上发现的。NASA还派凤凰号火星2008年确认发现由火星奥德赛探测器，导致它发现和分析埋水冰位于北纬68°。
然而在MRO数据中检测到的8个scarp首次直接暴露了这个地下冰。亚利桑那大学月球与行星实验室的Shane Byrne和该研究的合著者指出：今天的发现报告提供了令人惊讶的窗户，可以看到这些厚厚的地下冰层，这就像有一个蚂蚁农场，可以透过玻璃看到地面上通常隐藏着的东西。
这些研究也有助于解开火星气候随时间变化的谜团。今天地球和火星similarly-tiled轴,火星的轴倾斜25.19°相比地球23.439°。然而这一现象在eons的过程中已经发生了很大的变化，科学家们一直在想，随着季节的变化，这种现象的增加和减少会带来怎样的变化。
对过去火星表面可能存在的冰川的概念图。图片版权：NASA/Caltech/JPL/UTA/UA/MSSS/ESA/DLR Eric M. De Jong, Ali Safaeinili, Jason Craig, Mike Stetson, Koji Kuramura, John W. Holt
基本上在火星倾斜更大的时期，气候条件可能有利于在中纬度地区形成冰。Dundas和他的同事们基于条带和颜色的变化，提出了八个观测区域的层在不同的比例下沉积，并在不同的气候条件下产生不同数量的尘埃。
美国宇航局喷气推进实验室的MRO副项目科学家Leslie Tamppari说：如果你在其中一个地点有一个任务，在悬崖上取样就能得到火星的详细气候史。这是关于火星上的水随时间变化的整个故事的一部分：它去了哪里？冰积累吗？它消退吗？
对于那些想在火星上看到永久基地的人来说，在火星的中纬度地区的多地点存在水冰也是一个巨大的消息。在地表以下几米的地方有充足的水冰，并且由于侵蚀而周期性地暴露在水里，所以很容易接近。它也意味着不需要在极地地区建造基地，以获得水源。
这一研究之所以成为可能，是因为多个火星轨道器上的多个仪器的协调使用。它还受益于这些任务一直在研究火星的事实。MRO已经观测火星11年了，而火星奥德赛号探测器已经这样做了16年，在这段时间里所揭示的，为未来的任务提供了各种各样的机会。
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参考：NASA, Science
