为什么在火星上找到液态水会比我们想象中的更难？||深空探测13
为什么在火星上找到液态水会比我们想象中的更难？||深空探测13
火星上是否存在液态水一直是天文学界和公众关注的焦点。近日，一项发表在《美国国家科学院院刊》上的新研究为这一问题带来了新的见解。研究指出，尽管"反复出现的斜坡线纹"（RSL）和卤水等现象一度被认为是液态水存在的证据，但科学家们对其可行性提出了质疑。这项研究不仅揭示了火星上寻找液态水所面临的现实挑战，也为未来深空探测任务提供了重要参考。
来源：SciTechDaily.com
存在液态水是确认行星宜居性的关键，但火星寒冷的气候和稀薄的大气层使得火星上存在液态水变得极为困难。最近的研究探讨了"反复出现的斜坡线纹"（RSL，即在火星特定区域陡峭斜坡上发现的深色线条）和"卤水"（即具有高盐浓度的溶液，类似于地球上的海水）等有趣的现象，虽然这些特征一度被认为是液态水存在的证据，但科学家们对其可行性提出了疑问。尽管如此，关于火星上存在液态水的梦想依然存在，新的研究也揭示了这一探索所面临的现实挑战。
火星上存在水的早期理论
一个多世纪以前，天文学家珀西瓦尔·洛厄尔提出火星上有运河，用于将极地冰盖中的水输送到干燥的低海拔地区，这一理论暗示了可能存在智慧生命。尽管后来更先进的望远镜推翻了他的想法，但在火星上寻找液态水仍然是一个引人入胜的科学课题。液态水对于一个可能宜居的星球来说至关重要。然而，火星恶劣的环境——低温、稀薄的大气层和极少的水蒸气——使得液态水的存在变得非常困难，因为它会迅速冻结、沸腾或蒸发。尽管面临诸多挑战，科学家们仍在不懈努力，继续探索火星上液态水的可能性。特别令人感兴趣的是"反复出现的斜坡线纹"（RSL），这些线纹呈现出季节性变化，在温暖的季节出现，在寒冷的季节消失，其行为与液态水相似。此外，火星永久冻土中明显的条纹和多边形特征也被认为可能是热循环的证据。还有许多潜在的液态卤水案例等待进一步研究。
确认存在液态水的挑战
但发表在美国国家科学院官方期刊《美国国家科学院院刊》上的一篇新论文给"我们可能很快在火星的季节性斜坡纹线、永久冻土或卤水当中发现液态水"这一观点泼了冷水。这篇题为《火星液态卤水的神秘本质》的论文由阿肯色大学空间与行星科学中心的副研究教授文森特·谢弗里耶（Vincent Chevrier）和得克萨斯州休斯敦月球与行星研究所的博士后雷切尔·斯兰克（Rachel Slank）共同撰写。斯兰克在阿肯色大学攻读博士学位时曾与谢弗里耶合作，谢弗里耶过去 20 年来一直在研究火星上是否存在液态水。简而言之，他和任何人一样热衷于火星上存在液态水，但他认为目前证据还不足。这篇论文的目的是向公众介绍关于火星上液态水存在的当前知识状况。
"我很久之前就想写这篇论文了，"谢弗里耶说，"因为我认为对于研究论文中关于火星液态水状况的表述，存在很多困惑、误解和错误解读。"作者们认为，对季节性斜坡纹线（RSLs）的更仔细观察表明，它们的行为与不需要水就能形成的沙尘流是一致的。来自火星轨道飞行器的现有数据也无法证实液态水在 RSLs 的形成中起任何作用。
评估火星卤水作为潜在水源
评估火星卤水作为潜在水源的研究表明，卤水可能是寻找火星液态水的关键。由于卤水在较低温度下仍能保持液态，而火星表面存在大量盐类物质，特别是高氯酸盐，其共晶温度极低（即混合物的熔点低于任何单一成分的熔点），这使得它们成为最有希望的候选物质。例如，氯酸钙卤水在-75摄氏度时才会凝固，而火星赤道的平均表面温度为-50摄氏度，理论上可能存在一个区域，在地下环境中，氯酸钙卤水可以保持液态。研究者们详细分析了支持和反对卤水形成稳定液体的各种论据。最终得出结论，尽管高氯酸盐等盐类物质具有潜力，但受限于其相对稀缺性、水蒸气压力以及冰层位置等因素，"极大地限制了表面或浅层地下卤水的丰度"。此外，即使卤水能够形成，按照地球标准来看，这些卤水"仍然非常不适合居住"。
然而，作者在论文的最后一部分指出："尽管存在诸多挑战与限制，火星生命适应这些卤水环境的可能性依然存在，某些地球生物也可能在这种极端条件下生存。这对行星保护提出了重要考量，因为如果火星上确实存在生命，那么这些卤水可能是其栖息地。因此，现场探测卤水仍然是探索火星的重要目标。"
展望未来，作者们表示，接下来的障碍将是改进检测少量卤水所需的仪器，更好地确定寻找卤水的最佳地点，以及能够在火星条件下进行更多的实验室测量。"尽管我们尽了最大努力去证明并非如此，"谢弗里耶总结道，"火星仍然是一个寒冷、干燥且完全不适宜居住的沙漠。"
Vincent Chevrier, associate research professor. Credit: Russell Cothren