“火星叔叔”郑永春谈液态水新发现:移民火星已经不是科幻了

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发布时间:2018-07-28 12:43

当地时间2018年7月25日,法新社7月25日消息称,研究发现,火星上发现了第一个液态水湖。视觉中国 图

地球的“邻居”火星最近“火了”。

点燃这个红色星球热度的是美国《科学》杂志25日发表的一篇论文——火星上有液态水。根据论文作者、意大利博士罗伯托·奥罗塞和他的团队的分析结果,欧洲空间局(ESA)的火星探测器在火星南极冰盖下1.5公里处发现了20公里宽的液态水体。这是人类首次在火星上发现液态水构成的湖泊。

而在7月27日又恰逢“火星大冲”,这是火星与地球之间距离最短的日子。按照惯例,天文学家们会在这一天集中观测火星,这一天同样也是火星探测器的发射窗口。

液态水源一直被视为生命存在的关键条件,火星上的新发现势必会引起更多人对这个星球的兴趣。尽管这个地下湖实际上又冷又咸,是一滩超低温的“卤水”,复杂形式的生命很难在此生存,但有此突破,科学家们将带着更多的信心在火星表面寻找液态水。而未来数年中、美、印、欧等大国的火星探测计划和美国私人航天公司SpaceX雄心勃勃的2030火星殖民计划,也将再度掀起一波久违的“火星热”。

中国科学院国家天文台研究员郑永春在接受澎湃新闻()采访时表示,根据使用同样分析方法在地球上的研究经验,可以初步做出那就是液态水的推断。但在没有交叉证据的情况下,现在还不能完全“坐实”那就是一个液态水构成的地下湖泊。

“目前的发现是根据MARSIS(火星先进地下和电离层探测雷达)对冰盖下探测的结果分析得到的,这种方法已经在地球南极得到了验证。”郑永春表示,“我们可以推测那是一个液态水湖,但未来还需要通过其他任务来交叉证明,寻找多重证据。不过,不一定非要在冰盖上打孔才能确认。”

郑永春目前担任科普中国形象大使,被称作“火星叔叔”的他对人类移民火星保持乐观,“已经不是科幻了”。

“除了液态水,想不出它还能是什么”

火星距离地球最近距离约为5500万公里,最远达四亿公里,是太阳系中与地球最为相似的行星,也是唯一可能经改造后适合大规模移民的星球。

据美国《国家地理》杂志网站报道,数十亿年前,火星可能像地球一样温暖,并且被海洋所覆盖,但如今的火星表面却被干燥的沙漠覆盖。

尽管如此,水的痕迹其实遍布这颗红色星球。根据对火星轨道探测器照片的分析,科学家们早已发现了疑似被水流冲刷而成的河谷、三角洲、湖床等地质结构。到目前为止,科学家也已多次在火星上发现有水的迹象,但它们的存留时间通常非常短暂,或处于难以接近的地带。这些水不是存在于大气、永久冻土或极地上,就是季节性地渗透到火山口的斜坡上。

但也有人提出,找水不仅要看地表,还要想办法探测地下水体。早在1987年,一名叫斯蒂芬·克里福尔德(Clifford)的美国研究人员就提出,火星两极冰盖下很可能存在液态水。他认为,两极冰盖十分厚重,底部压强巨大,因此,冰盖下部的冰会被“压”成液态。

假说早已建立,但为何人类直到今天才发现火星上的冰下湖泊?对此,郑永春认为,此次“火星快车”探测器携带的MARSIS探地雷达居功至伟。

“以往的火星探测器,绝大多数都是直接对火星的地表进行探测。”郑永春解释道,“如果想探测火星地表之下的秘密,就需要用先进的探地雷达和地震仪等手段。此次MARSIS的发现位于火星南极冰盖1.5千米深处,即便是NASA的火星轨道勘测器搭载的SHARAD雷达,也无法探测到如此深度。”

MARSIS雷达在2012年上半年曾进行了一次软件升级,提升了获得更详细数据的能力。在搜集数据的过程中,MARSIS会向火星发射低频电磁脉冲(编者注:而NASA的火星探测器发射的则是高频脉冲,这也解释了为何NASA的火星轨道勘测器未能得到同样发现),这些脉冲会与火星地表下的地质结构和特征产生相互作用,并反射回MARSIS。科学家们在对数据的分析中发现,南极冰盖下方约1.5公里某处的区域,反射回的信号尤其强烈,不符合固体的反射特征。

在此前科学家对地球两极冰盖的研究过程中,此类反射特征都是冰下湖泊造成的。研究人员认为,冰下液态水湖泊是唯一符合当前观测结果的解释。

澎湃新闻检索了奥罗塞博士在《科学》杂志上发表的论文。在论文的下半部分,研究人员试图为这种强烈的反射找到其他的可能性,奥罗塞提出了液态二氧化碳的备选解释。但在随后的论证中发现,即便是液态二氧化碳,也无法造成如此强烈的雷达信号反射,因为液态二氧化碳的相对介电常数(Relative Dielectric Permittivity)相比于液态水低了很多。

NASA火星计划办公室首席科学家理查德·祖雷克(Richard Zurek)在美国广播公司(ABC) 26日播出的一档科普节目中就表示,“我不能保证它就是液态水,但我也想不出除了液态水之外,它还能是什么。”

在MARSIS跨出了发现液态湖泊的第一步之后,科学家们也开始思考液态水在火星存在的普遍性。

意大利罗马特雷大学的埃琳娜佩蒂内利也是《科学》杂志上这篇论文的合著作者之一,她也是奥罗塞博士的团队成员。她在接受美国媒体采访时表示,像该处地点一样反射回异常雷达信号的区域还有很多。

“(火星上)还有其他类似的地区,我们没有理由说这是火星上唯一的液态水湖。”她补充说。

盐湖也能孕育生命吗

在人类寻找地外生命的征途中,科学家们遵循的是“跟着水走”的策略。液态水被视作生命赖以存在的必要条件之一。如果没有水,那么也无法出现人类所熟知的生命形式。

根据奥罗塞博士的论文,此次发现的液态水湖含盐量极高,是一个名副其实的盐湖。正是因为湖的含盐量极高,其水体能够在极低温环境下保持液态。但是,高浓度的盐对水中生命也会造成巨大威胁。

对于地球上的普通水中生物而言,高浓度的盐水会使得生物细胞渗透失水,进而导致生物死亡。

不过,科学家们也曾发现,在地球上的某些极端环境中也有嗜盐生物的踪影。“目前发现的‘卤水’虽然盐度很高,但在(地球)深海也有这样高盐度的水体,仍然可以有生命存在。”郑永春表示。

中国地质大学(武汉)地球科学学院行星科学研究所肖智勇副教授在接受《科技日报》采访时也表示,盐度很高的水并不代表生命不能存在,比如美国加州死亡谷、中国青海柴达木以及新疆塔克拉玛干沙漠,其中一些盐度极高的水中也发现了大量的生命。

而据《纽约时报》26日报道,前意大利空间局首席科学家、指导这次研究的恩里克·弗拉米尼(Enrico Flamini)在论文刊登后召开的一场新闻发布会上也表达了对探寻火星生命的乐观看法。

“液态水就在那儿,它是咸的,而且还和周围的岩石有接触。”弗拉米尼说,“有很多理由可以相信,那里面会存在生命,或者那儿具备维系生命存在的条件。”

大气、磁场可以人工实现

随着人类航空航天技术的发展,“移民”外星球也成为科学家不断探索的方向,火星一直被认为是首选之地。自从太空时代开始,人类已对火星进行了45次探测,是太阳系内除地球外、人造探测器“光顾”最频繁的行星。不管“卤水”中是否存在生命,大量的液态水对火星移民者来说显然是个好消息。

美国搜寻地外文明研究所的娜塔莉·卡布罗尔认为,假如真的存在液态水湖,那么它将有助于揭开火星上消失海洋的神秘面纱。

卡布罗尔在调查火星模拟环境的过程中,有时需要潜入安第斯山脉的湖泊中。在她看来,MARSIS的发现令人振奋。她说,“如果在极地附近有液态水,那么火星绝对是一个适宜人类居住和生活的地方。”

“对于火星移民,虽然还未提上日程,但显然已经不是科幻了。”郑永春对移民火星表达了乐观的态度,“有人说要有大气,有人说要有磁场,但其实有水就可以产生氧气,没磁场可以通过地下掩体或人工磁场来屏蔽辐射,都是有办法实现的。”

“一句话:未来已来,你爱来不来!” “火星叔叔”郑永春最后说。

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