图虫创意

火星上液态水的话题，一直备受关注，这是因为它对认识火星的气候环境，尤其是探寻火星生命至关重要。今天，我们就来分析一下最近对火星地下液态水的研究进展，以及对火星生命探测的意义。

首先，我们来回顾一下火星液态水的发现历史，和主要证据。

人类对火星的探测大都把水相关的问题作为探测重点，此前已有大量证据，比如在火星南部高原发现了大量的河道、谷网、湖泊、三角洲和湖泊沉积物，以及海洋沉积物等，都支持火星表面曾有大量液态水活动的。据统计，火星上的河流有几千条，湖泊超过1000个，很多的湖泊中有三角洲沉积和湖泊沉积物，而北部平原区曾经是个巨大的海洋。

而现今火星表面非常寒冷，已经没有液态水了，而是存在水冰，尤其是在极区存在大量的水冰。前人利用雷达数据，在火星南极的冰层之下，发现了冰下湖泊。还在一些新形成的撞击坑上发现了被挖掘出来的水冰，而凤凰号着陆器在北部高纬度区域，探测到了水冰。说明现今火星的表面和浅表层是有大量水冰的，或者说以前的液态水，部分被以水冰的方式保存下来了。

现在再来看看地下液态水的发现又是怎么回事？

这项新的发现是通过分析火星地震仪的数据获得的。这台地震仪，是“洞察”号于2018年降落在火星表面后布设的，这也是人类第一个探测到火星地震的仪器。这台地震仪对火星进行了4年多的地震数据收集。通过分析“洞察”号收集的地震数据，研究人员对火星地壳的厚度、地幔和地核的结构与组成开展了探测。

而最近发表的有关火星地壳深部的液态水的探测结构，则是一个全新的对地震数据解释结果。该研究团队认为，该区域存在于火星表面以下11公里至20公里的地方，其液态水储量远超此前认为的火星地表曾经有过的海洋所蕴藏的水量。大概有多少呢？如果覆盖在火星表面的话，会形成深度达1000-2000米的全球海洋。

当然，这个推测是有很大的不确定性的。因为，目前探测到的只是地震仪下方比较小的区域存在大量液态水，能否推广到火星全球？是值得商榷的。也许，未来在火星更多的地方去布设地震仪后，才能得出更为可靠的结论。

那么，这种用数学模型得到的结果可靠吗？

研究人员在分析中使用的是一种数学模型。它与用于分析地球地下含水层和油田的模型完全相同。我们在地球上勘探地下油气时，最常用的就是地震方法，因为地震波在穿过干的岩石和含水与含油气的岩层时，地震波的传播速度和方向都可能发生变化，据此，科学家就可以识别什么地方有油气层了。这一方法当然也适用于火星。尽管，洞察号的地震仪的初衷不是找火星的地下水，但是收集到的地震数据，也包含了岩层中含水的信息。科学家就是通过数学建模等地震反演方法等，识别出了岩石裂隙中存在大量的液态水。

最后，我们来分析一下，深层液态水的发现有什么意义？

首先在科学上，它帮助回答了原来火星表面的大量液态水去了哪里的问题？此前已有大量证据，比如河流、湖泊和海洋等，都支持火星表面曾有液态水流动的假设。但一般认为，这种潮湿时期早在30多亿年前火星失去大气层后就结束了。迄今，人类已经发射了许多探测器登陆火星，试图弄清楚过去那些液态水到底发生了什么。这项新研究表明，火星上大部分水可能并未逃逸到太空，而是渗入了火星地壳中。

其次是为火星生命探索提供了新的视角。我们知道现今的火星表面环境十分恶劣，干燥寒冷，还有强辐射，是不适合生命生存的。而地下液态水的区域，就是一个很好的庇护所。因为这样的环境中，温度适宜，液态水能够提供生命生存需要的营养元素，还能够免遭辐射的威胁。再考虑到，地球在十公里以下的岩层中都有微生物的存活，因此我们有理由做出推测，这就是，火星地下液态水区域是可以满足生命需要的条件的。

再就是水资源的利用问题。建立火星基地和火星移民，是很多人的梦想和追求。火星生存离不开液态水，大量地下液态水的存在为火星基地和移民提供一种新水源的选择。尽管这些水源有点深，不方便开采。而实际上，液态水应该不仅仅在地下10公里以下，未来还可以继续探测更浅的岩层中是否也有液态水？并且查明这些液态水的存在方式，进而选择合适的开采方法。

总之，火星地下深处液态水的发现，对于认识火星的地质演化、气候环境演变、火星生命探寻和水资源利用，都是很有意义的。

来源: 星空计划

内容资源由项目单位提供