神秘亮点引发火星是否含有液态水的争论

一项新研究表明，在火星南极周围发现的意外射电亮点可能是由火山岩上的一层冰引起的。

2018 年，一组研究人员利用欧洲航天局火星快车轨道器上一种名为 MARSIS 的无线电仪器的数据，在火星南极冰盖上发现了一个异常明亮的无线电反射区域。这一发现引发了一场科学争论，自那以后一直没有平息。

德克萨斯大学行星科学家、《地球物理研究快报》上发表的研究报告的主要作者西里尔·格里马 (Cyril Grima) 表示，地表下存在液态水可能可以解释这些读数。但这对科学界来说是一个谜，因为在一个地表温度徘徊在零下 80°F 左右的星球上，地下但不太深的水通常需要大量的盐和热源才能保持液态。

为了研究这样的问题，研究人员通常会用地球上的材料代替他们认为火星上存在的材料。通过测试这种类似物的性质，他们将看看是否能重现 MARSIS 记录到的强烈射电反射。

但这种方法有一个重要的局限性。无论研究人员如何仔细研究地球上的物质，他们都无法知道火星上是否存在完全相同的东西以及如何存在。相反，格里马和他的团队采取了不同的方法，利用了 MARSIS 多年来覆盖整个星球的无线电数据。

通过探索这些数据，他们可以提出这样的问题：如果火星极地冰层覆盖整个火星表面，是否有可能在火星南极以外产生同样明亮的射电区域？

研究小组修改了 MARSIS 数据，以模拟无线电信号穿过全球脏冰层时的变化方式。在模拟中，他们发现这片冰层实际上可以产生类似的无线电亮点，这提供了另一种合理的解释。格里马说，这使得读数不太可能是由液态水引起的。

他说，与依赖地球上的模拟材料相比，研究人员对火星极地冰的成分非常了解。格里马的团队对其成分的估计与 2018 年的团队相同。

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这是一项很好的研究，尽管像所有围绕亮点的假设一样，“它也需要自己的假设才能发挥作用，”行星科学研究所的行星地质学家加雷思·摩根 (Gareth Morgan) 说，他专门研究冰冷和火山行星地形，并使用来自类似无线电仪器 SHARAD 的数据。他指出，科学家对极地冰组成的了解仅限于与地下测量相同的测量——无线电。他希望未来几年科学家能够更精确地确定两极的组成，以回答这些问题。

格里马说，只有某些类型的盐水才能在如此低的温度下勉强保持液态。研究人员已经探索了其他可以产生类似信号的材料。格里马说，一些粘土可以产生无线电信号，或者如果火山玄武岩“非常致密，铁含量非常丰富”，那么它可能就是一块块的火山玄武岩。他说，粘土和玄武岩的结合也可能解释这种情况。

火星基岩也可能被一层层冰冻的二氧化碳和冰冻的水覆盖。这会改变它们反射光线的方式，可能造成亮点，有点像“当你的眼镜上涂有一层非常薄的薄膜时，它的反射特性就会改变，”格里马说。

尽管存在无数种可能的解释，但关于极地亮点成因的争论仍未解决。

“我认为这种方法很有趣，”格里马研究的埃琳娜·佩蒂内利说。佩蒂内利是意大利罗马第三大学的地球物理学家，也是 2018 年发现亮点并提出液态水作为解释的团队的一员。佩蒂内利是一项新研究的作者，该研究试图说明为什么粘土和咸冰无法解释这些亮点。作者结合了实验室的深入材料测量和理论模型来仔细研究这些替代解释。

她还对玄武岩能够产生如此强的雷达信号这一观点持批评态度，并根据其团队之前的研究认为。玄武岩“只能解释 MARSIS 探测到的 25% 的强反射，”她说。在她看来，含盐的液态水可以解释所有的亮点。

摩根表示，佩蒂内利的论文将成为研究团队之间持续争论的一部分。“这篇论文非常重要，因为它表明，要彻底解决这个问题需要做大量工作。”但他说，这种争论是件好事，因为在火星上找到液态水具有“重大意义”。

事实上，几十年来行星科学领域从未见过如此多有关火星的新论文，摩根说。也许只有 1984 年发现的艾伦希尔斯 84001 陨石引起了如此轰动，一些科学家认为它含有火星微生物的证据。

格里马的研究基于 MARSIS 三年的数据，这些数据现在已经有 10 年历史了。格里马说，与此同时，该仪器一直在不断收集更多数据，这意味着大约有 15 年的数据尚未使用。他希望在未来的研究中深入研究它，以回答这些问题。