首发于 火星爱好者
火星上有水吗?

火星上有水吗?

前些日子日子和一个朋友聊天,聊到了火星的话题。居然问我,火星上有水吗?我一直以为大家都知道火星上有水这个事情的,因为很多新闻都报道了呀,最近的一个是火星上确认有地下液态水,还有之前的好多新闻,也是挺纳闷的。不过我还是非常认真地回答了他的种种跟火星相关的小问题,他做为一个博士,好奇心和逻辑分析能力还是值得肯定的。有些问题还是我们一起上维基百科上找资料才找到的答案。下面整理了一下我们聊天过程,就当科普了吧。

他:那么火星上到底有没有水呢?

我:火星上是有水的,而且火星上的水还不少。不过大部分以冰的形式存在,大气中有少量的蒸汽存在。

他:我怎么记得当年水手号火星探测器飞到火星的时候已经证明了火星一片死寂呀?

我:(我表示震惊,你不看新闻的吗?)这个其实还挺有意思的一个故事。我给你讲讲吧。最早的时候,18世纪的人们还用望远镜观察火星的时候他们就猜测出了火星的极地上有冰,有的人还认为,火星上河道纵横,火星上有火星人存在。但20世纪以初,大多数天文学家都认识到火星比地球更冷,更干燥,他们认为火星上不大会纯在海洋。后来,天文学家用上了光谱学工具,通过光谱分析火星大气,刚开始也没发现火星大气中有水,大概研究了将近40年之后,终于在火星大气中发现了水蒸气。想想这些天文学家也是够执着的,没有水就没有水了呗,还研究那么多年,可能这就是科学的精神吧,不过可能也和二战有关,那段时间刚好经理了二战。



斯基亚帕雷利的火星地图

他:二战才几年呀?那后来呢?

我:后来不是星球大战了么,不对,是太空竞赛,美国和苏联在展开了一场太空竞赛。

他:这我知道呀,不是有观点说就是这个太空竞赛把苏联拖垮了么?

我:这个咱们今天先不讨论,咱们还是聊聊火星上的水哈,太空竞赛过程中苏联和美国都向太阳系里的各大行星和月球发射了很多探测器,苏联主打金星,美国主攻火星。这个我给你推荐一篇文章哈,我写着玩的,你可以看一下。那个时期美国发射了很多探测器到火星,1965年科学家通过水手四号的图片,看到了清晰的火星表面的撞击坑。然后科学家们还测定了火星大气的压力,结果表明火星大气的压力低于地球海平面的1%,在这个压力下,水要么是冰,要么是气体,绝对不会是液态说。注意哦,他说的时火星表面不会有液态水存在,没说没有水。


水手四号拍摄到的火星照片

他:哦,那然后呢,他们找到水了吗?

我:证明一个东西没有要比一个东西存在更加困难。证明它存在,你只要找到它就可以了。火星上的水就是这么个问题。水手四号是飞跃型的探测器,它只拍到了火星的一小部分的照片,而且时间很短,这个其实无法完全证明火星上没有 水。将近过了十年以后,水手9号抵达火星,这个水手9号是绕火星飞行的轨道探测器,所以它可以获得更多的照片,据说拍了7000多张吧。不过水手9号只是证明了火星曾经有过非常好的环境,可能有过水。这大概是1972年的事情吧。然后后来也有过很多个火星探测任务,但也都没找到水的证据。

所以现在还有好多人像你一样,觉得火星上是没有水的。


他:你好啰嗦呀!表面没有液态水不就是没有水么,这个没错呀?

我:不能这么讲,地球表面也没有石油,但不代表地球上没有石油。不是么?


他:好像有道理哦,那么哪里有水呢?难不成在石头里呀?页岩水?呵呵(鄙视)

我:恩,你又杠精附体了吧,不过这次还让你说着了,他们真的在石头里发现了水。不过跟页岩油可是两回事儿哈。就是火星表面主要的岩石是玄武岩,这种石头可以吸收水分,形成新的矿物质。就像铁锈吸收水分形成氢氧化铁一样。这种水合矿物质经过一定的反应就可以生成水了。


他:那多麻烦呀?还要化学反应

我:也不是很麻烦,比如氢氧化铁这种,只要加热就可以了直接蒸馏出水了。只要做一个挖土取水的设备,把图挖到一个大容器里,一加热,产生了蒸馏水,然后把土扔了,继续。这个叫挖土取水机,我看看能不能申请个火星专利。哈哈。

他:还专利呢,你想去火星想疯了吧,其他地方还有水吗?

我:被你带跑偏了,火星上的水还有很多呢,很久以前还曾经有过海洋、湖泊、河流、峡谷等等。后边美国不是又发了很多颗探测器到火星么,携带了更多的探测器,除了更高清的相机和光谱仪,还带了雷达。据说这个南极帽和北极帽在夏天厚度会减小,冬天厚度会增加。最上面一层是水冰和二氧化碳冰的混合物,下面全是水冰。大概08年的时候吧,凤凰号着着陆在北极,确认了那里的冰层内有水冰存在。后来还精确测定了这个冰盖的水冰含量大约是格陵兰岛的30%。

他:凤凰号是怎么测得的精确数据呀?那么小的家伙能测准么?格陵兰岛的水冰有多少呀?

我:你不是不让我说探测器么?水冰的厚度具体是多少,我也记不清了,要不维基百科搜索一下吧。

维基百科上的资料:

2008年7月,美国宇航局宣布菲尼克斯着陆器已确认其北极冰盖(纬度68.2°)附近的着陆点存在水冰。这是有史以来第一次直接观察冰面。两年后,火星勘测轨道器上的浅雷达测量了北极冰盖,并确定了盖帽中水冰的总体积为821,000立方千米(197,000立方英里)。这相当于地球格陵兰冰盖的30%,或足以覆盖火星表面5.6米(18英尺)的深度。


火星全球探测器在北夏初获得了这张火星北极冰盖的图像

2018年7月,意大利航天局的科学家报告在火星上发现了一个冰下湖,距离南极冰盖1.5公里(0.93英里),水平跨越20公里(12英里),这是稳定身体的第一个证据这个星球上的液态水。[185] [186] [187] [188]火星湖的证据是从2012年5月至2015年12月期间使用欧洲火星快车轨道器上的MARSIS雷达收集的雷达回波探测数据中的亮点推断出来的。[189]探测到的湖泊位于193°E,81°S,一个没有任何特殊地形特征但被高地包围的平坦区域,除了东侧有凹陷外。[185]美国宇航局火星勘测轨道器上的SHARAD雷达没有看到该湖的迹象,但该团队将再次考虑在轨道参数有利的情况下确认该发现。[190] SHARAD不太可能探测到湖泊,因为它具有比MARSIS低得多的地面穿透能力。

由于极顶温度估计为205 K(-68°C; -91°F),科学家们认为,高氯酸镁和高氯酸钙的防冻效果可能使水保持液态。[185] [191] ]覆盖湖面的1.5公里(0.93英里)冰层由含有10%至20%混合粉尘的水冰组成,并由1米(3英尺3英寸)厚的二氧化碳冰层季节性覆盖。[185]由于南极冰盖的原始数据覆盖范围有限,发现者表示“没有理由得出火星上的地下水仅限于一个地方的结论。”[185]


湖泊可能由清水组成,或可能与土壤混合形成污泥。[192]湖水的高含量盐会给大多数生命形体带来困难,但在地球上,被称为嗜盐菌的生物在咸味条件下茁壮成长,但不是在黑暗,寒冷,浓缩的高氯酸盐溶液中。[192]


那也就是说人类如果去火星的话,只能居住在南北极喽,只有那里有水,但火星的南北极会不会更冷呀?

火星的南北极肯定是更冷的。但在暖和一些的地方也发现了好多地下冰还有一些火山湖呀冰川呀什么的。有些还位于赤道附近。赤道附近白天可以达到20度。所以以后建立移民前哨,估计就是赤道附近发现了地下冰的地方。

地下水冰的横截面暴露在陡峭的斜坡上,在MRO的这种增强色彩视图中呈现出明亮的蓝色。[199] 现场宽约500米。 陡坡从平地下降约128米。 冰盖从表面下方延伸至100米或更深的深度。[200]


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