最新發現!火星蘊藏大量冰層

火星(圖: NASA/JPL)

美國地質調查局(United States Geological Survey,簡稱 USGS)亞利桑那州分部的研究人員,最近在《科學》期刊發表了一篇研究報告。報告指出,在 NASA 儀器的幫助之下,他們在接近火星地表淺層發現了大量的冰層,將有助於未來的火星探索任務

以往各種火星的相關研究,都指出了火星上存在水和冰的可能性。火星偵查軌道器(Mars Reconnaissance Orbiter)所進行的無線電掃描也推測火星地表下有大量冰層的存在,南北極甚至可能還有水。科學家一直在尋找火星上曾經被水覆蓋的證據,而這項新的研究似乎證實了科學家的推測。

冰層距離地表只有 10 公尺

研究團隊認為,火星上的冰層應該只距離地表不超過 10 公尺。有些區域的冰層甚至可能只距離地表一到兩公尺。這表示冰層的開採難度不高,研究人員也相信冰層會覆蓋著火星的地貌,其中一些冰層的範圍甚至超過 100 公尺。

研究人員是在火星表面的八處懸崖發現了冰層,這些懸崖的暴露層含有銀藍色的物質,看起來像是冰。在很久以前,這些冰可能是積雪造成的,而且冰層的厚度不超過 1.9 公尺。

該研究的主要作者,亞利桑那州弗拉格斯塔夫(Flagstaff)天文地質科學中心(Astrogeology Science Center)的 USGS 研究員柯林·丹達斯博士(Colin Dundas)解釋,冰層可能覆蓋火星表面三分之一的面積。丹達斯博士表示:「我們在這裡看到的是冰層的橫切面,這為我們提供比以往更詳細的 3D 視圖。」

研究團隊使用 NASA 的 HiRISE(高解析度成像科學實驗,High-Resolution Imaging Science Experiment)發現了火星上的懸崖或陡坡。因為峭壁長期受到風化侵蝕,使得研究團隊得以幸運窺見位於火星土壤下的冰層,而不需進行任何的挖掘工作。

不過,研究人員仍對這些冰層的成因感到疑惑,因為一旦冰沈積物暴露在大氣中,可能會導致冰的昇華。冰可能會從堅硬的冰塊轉變成水蒸氣,這表示當冰埋入懸崖之後,懸崖表面可能會改變形狀。暴露在懸崖邊的冰層可能厚達 100 多公尺。研究團隊使用火星偵查軌道器上的熱輻射成像系統,確保他們確實看到了火星上的冰,而不只是覆蓋在地表的霜。

極具研究價值

USGS 研究團隊選定了火星上的八個地點,讓太空人在未來得以進入調查水源。火星上的冰不但是一種珍貴的資源,也極具科學價值。

冰的分子有效維持了火星過去的氣候紀錄。經由分析冰的樣本,科學家可以更瞭解過去數百萬年火星的氣候資訊。收集懸崖面上的冰層樣本,也能為研究人員提供詳細的火星歷史資訊。

利用冰儲存進行火星任務

人類登陸火星的任務,可以利用這些冰儲存,從環境中提取水源。可以從冰層開採冰,或者直接煮沸來獲得水源。得到的水源可以飲用,也可以分解成氫氣和氧氣,能分別作為火箭燃料和人類呼吸的空氣。

不過,要把研究中發現的冰層作為資源使用仍然存在問題。為了尋找火星的太空人降落地點,NASA 最近進行了一項研究,他們發現含冰懸崖分布在火星南北緯 55 度附近,冬季時會變得寒冷又陰暗,而太陽能是火星任務主要的動力來源之一,因此火星任務不太可能在那些地區建立基地。

史丹佛大學(Stanford University)的太空科學家斯科特·哈伯德教授(G. Scott Hubbard)質疑,是否能在 NASA 的太空船著陸區找到類似的冰層。NASA 將著陸區限制在火星的赤道 50 度以內,哈伯德教授希望能瞭解冰層的確切範圍,如果在火星的赤道附近發現冰層,那麼對於 NASA 的火星任務來說將有實質的好處。

從冰層獲得水源

不過,即使在 NASA 著陸區附近發現了冰層,也不能保證水源可安全飲用。冰層可能含有大量的鹽分,因此太空人可能必須將淡化裝置帶到火星,這會增加火星探勘的成本。更大的問題是水中可能含有過氯酸鹽(perchlorates),這是火星上常見的化學物質,對人體有害。

無論如何,如果火星上確實存在冰層,要從冰層中獲取水源必須經過特殊的過濾。而且需要進行更多的研究,才能瞭解這種水源適不適合人類飲用。

火星的載人飛行任務仍然有許多問題需要解決,包括火星上的大氣電荷可能對太空人和設備造成影響。如何利用火星上的冰層,則是 NASA 必須面對的另一項難題,但除了挑戰之外,冰層的發現確實為火星任務帶來了更多的可能性。

 

參考資料:

  1. Michael Greshko, (January 2018). Huge water reserves found all over Mars, National Geographic
  2. Paul Voosen, (January 2018). Ice cliffs spotted on Mars, Science
  3. Colin M. Dundas et al., (January 2018). Exposed subsurface ice sheets in the Martian mid-latitudes, Science, DOI: 10.1126/science.aao1619
鄭啟仲
鄭啟仲 68 文章
明日科學編輯,資管碩士,熟悉軟體工程與程式設計,喜歡吸收科普和技術新知。

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