火星浅层地下水的最佳地图:火星赤道在历史上可能是两极?

火星浅层地下水的最佳地图:火星赤道在历史上可能是两极?

一方面,关于火星大气中甲烷性质和存在的争论仍在继续,另一方面,水曾经存在于火星这一点却已经实锤,并且,它仍以水-冰或水合矿物质的形式存在着。这一点尤为重要,因为有水的地方,就可能有生命。 为了让我们更好地理解火星上水分布的具体位置以及形成历史,联合发射的火星微量气体轨道探测器(ExoMars Trace Gas Orbiter,TGO)的精细分辨超热中子探测器(Fine-Resolution Epithermal Neutron Detector,FREND)正在绘制火星表面最上层的氢原子分布图。氢原子是水分子的组成原子之一,它象征了水分子的存在,同时也能代表被吸收进火星大气的水分子,以及在有水条件下形成的矿物质。 火星浅层地下水的分布< 版权:ESA/ATG媒体实验室;数据来源:I. Mitrofanov et al (2018) FREND地图绘制任务的完成将会需要大约一个火星年的时间,也就是几乎两个地球年,FREND将会用最佳生成的数据来构建最高质量的地图。实际上,仅仅只用现有的几个月的数据,FREND构建出的第一张地图就已经超越了此前所有测量结果的分辨率。 [rml_read_more] “在短短131天的时间内,这台仪器就已经绘制出了比上一任版本更高分辨率的地图,也就是超越了美国航天航空局(NASA)的火星奥德赛(Mars Odyssey)16年以来的数据绘制的地图,并且,这份地图正处于不断优化之中。”伊戈尔•米特罗法诺夫(Igor Mitrofanov)说道。伊戈尔是位于莫斯科的俄罗斯科学院(Russian Academy of Sciences)的空间研究所(Space Research Institute)FREND仪器的首席研究员。 除了两极地区已经确定富含水的永久冻土(permafrost)之外,这份新的地图还显示了局部“潮湿”和“干燥”地区更为精密的细节;同样得到突出的,还有赤道地区富含水的区域,这可能意味着现阶段赤道地区存在富含水的永久冻土,或者这里在过去曾是火星的两极。 魔鬼般沙尘的细节 版权:ESA/Roscosmos/CaSSIS, CC BY-SA 3.0 IGO “TGO得到的数据质量正在不断提高,最终,我们将会得到足够完整的数据,来构建火星的浅层地下富水材料地图,而这份地图对理解火星的整体演变以及现存水的来源尤为重要。”伊戈尔补充说道,“这对火星科学意义重大,对未来的火星探索也极具价值。” “多亏了TGO的成像系统,我们已经能够享受到现有的如此精美的火星图片和立体视图,现在,我们很高兴还能从其他仪器的数据中共同观察到这一切。” 欧洲空间局(ESA) TGO的项目科学家霍坎•斯韦德赫姆(Håkan Svedhem)总结道。 “我们的未来充满希望,多个探索项目都在为火星科学的迷人之处作出贡献:从地下水的分布,到活跃的火星表面反应过程,再到神秘的火星大气。” 延伸阅读 本文是关于火星微量气体轨道探测器(ExoMars Trace Gas Orbiter)解读的第三篇,前两篇文章分别是 一:这场全球性的沙尘暴,让火星大气湿度迅速增加 二:火星大气中变幻莫测的甲烷,为何神秘消失? 参考: [1] https://www.esa.int/Our_Activities/Human_and_Robotic_Exploration/Exploration/ExoMars/First_results_from_the_ExoMars_Trace_Gas_Orbiter [2] “Early observations by ExoMars Trace Gas Orbiter show no signs of methane on Mars” by O. Korablev et al, is published in the journal Nature. [3] “Martian dust storm impact on atmospheric water and D/H observed by ExoMars Trace Gas Orbiter” by A.C Vandaele et al, is published in the journal Nature. [4] “Neutron Mapping of Mars with High Spatial Resolution: First Results of FREND experiment of the ExoMars Project” by I.G. Mitrofanov et al, is accepted…

首个地质证据支持:地下水系统遍布整个火星

首个地质证据支持:地下水系统遍布整个火星

版权:NASA/JPL-Caltech/MSSS 在遥远的过去,火星这颗红色星球的表面深处曾有着大片相互连接的湖泊系统,支持这一说法的地质证据,终于首次被欧洲空间局(ESA)的火星快车(Mars Express)发现,不仅如此,在这一系统中有5个湖泊或许含有对生命来说至关重要的矿物质。 如今的火星,看起来是一个久旱的世界,但是这颗星球表面却显现出截然相反的迹象,让人确信曾有大量的水存在于整个火星。种种特有地质的形成都需要水的加持,例如支流河道和山谷,就在去年,火星快车还在火星南极之下探测到了一个液态水湖泊。 现在,一项新的研究揭示了远古火星上的地下水范围,而在此之前只有相应的预测模型。 [rml_read_more] 火星上曾经有水的流域分布 版权:Salese, F. et al. | Journal of Geophysical Research “早期的火星其实是一个满是水的世界,但随着这颗星球的气候变化,火星表面的水逐渐减少,退化成地下湖泊和地下水。”该研究的第一作者弗朗切斯科•萨莱塞(Francesco Salese)说道,他来自荷兰乌特勒支大学(Utrecht University)。 “由于早期火星上水的规模和重要性一直受到学界的争议,于是我们在研究中探寻这些水的起源,并找到了第一个地质证据,来支持整个火星上都曾经存在地下水系统。” 萨莱塞和同事探究了火星北半球的24个封闭的陨石深坑,这些陨石坑的底部大约在火星“海平面”以下4千米的位置。(由于火星上并没有“海洋”,火星“海平面”的高度暂时由火星上的高地和大气压来定义。) 研究人员在这些陨石坑的底部发现了特殊的地质特征,只有在水存在的情况下才能形成。在大多数陨石坑中,这种地质特征都位于火星“海平面”以下4千米到5千米的深度,表明这些陨石坑曾经含有湖泊和水流,但随着时间的迁移,湖泊和水流都渐渐褪去消失了。 含水盆地随时间迁移的演化 版权:Salese, F. et al. | Journal of Geophysical Research 这些地质特征包括:陨石坑内壁上蚀刻的河道或水渠、地下水干涸后留下的山谷、被认为是水面升降而形成的暗淡曲折的三角洲、陨石坑内壁上由积水形成的一级级“梯田”,以及与水流有关的扇形沉积物。 我们曾假设在三十到四十亿年前,火星上曾存在海洋,而形成这些地质特征的水面恰好与假设海洋的海岸线高度一致。 “我们认为,这一假设海洋可能连接了布满整个火星的地下水系统。”研究的共同作者吉安•加布里埃莱•奥里补充道,他是意大利邓南遮大学(Università Gabriele D’Annunzio)行星科学国际研究学院院长。 “这些湖泊在大约三十五亿年前就已经存在了,可能与火星海洋在同一时期出现。” 火星快车 版权:ESA 火星上水的历史非常复杂,理解火星上是否曾有生命存在和火星上的水又有着千丝万缕的联系。如果火星上真的曾经存在生命,那么又是如何产生的,存在于何时何地呢? 该研究团队还在其中的5个陨石坑中发现了矿物质的迹象,这些矿物质和地球上生命的出现相关,包括各种黏土、碳酸盐和硅酸盐。这些发现同样支持了一个想法,那就是火星的这些陨石坑里曾经存在生命得以出现的条件。不仅如此,只有这5个陨石坑的深度足以和饱含水的火星地壳长时间接触,而支持这一说法的证据如今或许仍深埋于沉积物之下。 探索像火星陨石坑这样的地方,可能会揭示适宜古代生命存在的条件,因此和天体生物学任务高度相关,包括ESA和俄罗斯联邦航天局(Roscosmos)联合执行的火星生命探测计划(ExoMars)。ExoMars 的微量气体探测轨道飞行器(ExoMars Trace Gas Orbiter)正在火星上空执行任务,下一个任务也将在明年启动,包括一个最近以罗莎琳德•富兰克林(Rosalind Franklin)命名的探测器,和一个表面科学平台,这个新的任务将对火星上寻找生命迹象的关键之处进行探究。 “这样的发现非常重要,有助于我们定位火星上最有可能发现生命迹象的区域。”德米特里•蒂托夫(Dmitri Titov)说道,他是ESA火星快车项目的科学家。 “尤其令人兴奋的是,在火星这颗红色星球上,火星快车任务成绩斐然,现在已能帮助到未来的探测任务,例如用不同的方式探究火星的ExoMars。多项任务共同努力能取得了不起的成功,这就是一个很好的例子。” 附:火星快车于2003年6月2日发射升空,到去年为止已经在太空中执行了 15 年的任务。本文中提及的研究用到的观测结果来自 ESA火星快车上高分辨率立体摄像机(High Resolution Stereo Camera,HRSC)、NASA 高分辨率成像科学实验(High Resolution Imaging Science Experiment,HiRISE),以及NASA火星勘测轨道飞行器(Mars Reconnaissance Orbiter)外的背景相机。数字地形模型的建立基于来自 HRSC和NASA火星轨道飞行器激光高度计(Mars Orbiter Laser Altimeter)的数据。 参考: [1]https://www.esa.int/Our_Activities/Space_Science/Mars_Express/First_evidence_of_planet-wide_groundwater_system_on_Mars [2] https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2018JE005802