科学家揭开新的火星谜团：液态水真的藏在冰层下吗？
火星南极基部上空的高度反射区暗示了液态水的潜在存在。但新的雷达测量显示可能存在另一种解释。图片来源：uux.cn/ESA/DLR/FU 柏林，CC BY-SA 3.0 IGO
（神秘的地球uux.cn）据今日科学新闻：想象一下，你站在火星冰冷的表面上。红色的天空清冷冰冷，空气稀薄而无情。然而，在你脚下，有一件非凡的事情正在涌动——科学家们多年来一直在追寻的东西：液态水的可能性。
火星拥有冰冻的沙漠和荒凉的土地，似乎是一个不太可能找到类似我们所知生命的地方。然而，散布在星球上的线索暗示着另一个过去——一个更湿润、更温暖的火星。数千年前，科学家们相信红色星球是河流、湖泊甚至海洋的家园。如今，那片水域过去的痕迹仅存，被尘土和冰层层覆盖。
但现在，新数据揭示了一个奇特且诱人的可能性：火星南极冰层下是否仍隐藏着液态水？
那些引发辩论的明亮反思
这一可能性始于火星快车航天器上的火星地下与电离层探测高级雷达（MARSIS）捕获的强大雷达信号。这些信号并非普通读数。它们来自南极冰盖下方20公里宽的区域，MARSIS探测到异常强烈的雷达反射。
对科学家来说，这绝非小发现。在地球上，这类雷达反射通常与被冰盖困住的液态水有关。但火星不是地球。红色星球寒冷干燥，如今液态水看起来就像撒哈拉夏日的雨一样罕见。不过，雷达读数似乎并非如此，暗示着或许——只是也许——液态水以某种形式仍存在于冰冻表面之下。
但像任何重大科学发现一样，数据的解读方式不止一种。问题依然存在：这些雷达反射是液态水的信号，还是可能由完全不同的原因引起？一些科学家提出了其他解释，比如二氧化碳和水冰层，甚至盐水与粘土的混合物导致雷达信号以异常强烈的强度反射回来。毕竟，在这种冰冻条件下维持液态水不仅需要低温——还需要盐水甚至火山热量。
这一发现远非最终定论，因此对冰层之下真相的探索仍在继续。
新机动，新希望
就在谜团看似可能永远无法解开时，火星侦察轨道器（MRO）团队推出了一项大胆的新机动，改变了一切。轨道器上的浅层雷达（SHARAD）是寻找地下机密的另一个关键因素，但在此之前，SHARAD的信号一直难以传达到冰底可能存在的水源。
问题是什么？SHARAD的频率不足以深入火星冰层。它们充其量只能提供极地地形的表面一瞥。但最近，MRO团队成功完成了一项大胆的行动，开启了新的可能性。通过将航天器轴向滚动整整120°——远超通常的28°倾斜——SHARAD的信号强度显著提升。这一机动被团队称为“超大滚滚”（VLR），提升了SHARAD穿透冰层并将信号反射到高反射区基底的能力。
这是一场赌博。但如果成功，它可能提供关键数据，确认液态水是否确实隐藏在水面下，还是雷达读数只是海市蜃楼。
结果已经出炉——但谜团却加深了
加雷斯·摩根和他的团队是第一个测试这一新机动的人。他们检查了91个穿越MARSIS探测到的高反射区的SHARAD观测数据。在仔细分析数据时，他们发现了一个有趣的现象：在VLR机动下，SHARAD确实在该地点探测到了基底回波。然而，反射信号很微弱——远不及MARSIS探测到的。
那么这意味着什么？虽然MARSIS显示有强烈的反射，暗示存在液态水，但SHARAD的信号则不那么明显。这种对比使摩根和同事们推断，微弱信号很可能是由不同原因引起的——可能是冰下平滑的地面区域，而非液态水。这是一个细微但重要的区别。
团队表示，这些发现并未完全排除冰层下存在水的可能，但也对液态水是雷达反射亮光原因的说法提出了质疑。曾经诱人的隐藏液态水湖的可能性，现在似乎不太可能。相反，研究人员提出高反射率区可能是由平滑的冰层地形，甚至冰与盐的结合所引起，这些因素可以解释雷达信号。
然而，谜题远未解开。虽然SHARAD的发现为MARSIS的发现蒙上了阴影，但仍有许多未解之谜。液态水会不会被埋得更深，超出SHARAD信号的覆盖范围？冰层是否隐藏着比雷达结果更复杂的东西？
为何这项研究重要
这项研究的影响深远，无论雷达反射是否最终是液态水。首先，这凸显了火星仍然充满等待解开的谜团。即使在看似寒冷无生命的地方，比如冰冷的极地，这颗星球也可能隐藏着关于过去的秘密——甚至可能是生命潜力。
寻找火星冰层下的液态水不仅仅是为了满足我们的好奇心。水是理解火星是否曾经支持生命，或者它是否仍有能力支持生命的关键。水也是未来人类探索地球的重要资源。如果液态水存在于地表之下，未来可能被用来维持宇航员的生命，从而使火星任务更加可行。
因此，尽管最新的发现可能使火星液态水的故事变得复杂化，但它们也让我们更接近理解这颗红色星球神秘本质的一步。随着科学家们不断完善方法并收集更多数据，我们或许很快就能找到那些让我们困惑了几个世纪的问题的答案。无论是水、冰还是其他什么，火星隐藏的谜团正等待着揭示——一次映出一个倒影。
更多信息：Gareth A. Morgan 等，《火星假定的冰下液态水的高频雷达视角》，《地球物理研究快报》（2025年）。DOI：10.1029/2025GL118537
