8月12日《美国国家科学院院刊》（PNAS）上发表了一篇题为“火星地壳中的液态水”的研究，提供了火星地壳深处存在大量液态水的证据。
利用NASA洞察号（InSight）火星探测器在2018-2022年期间收集的地质数据，来自美国加州大学圣迭戈分校、斯克利普斯海洋研究所和加州大学伯克利分校的研究团队分析了地震波在火星内部传播的方式，结合统计模型和岩石物理模型，研究了火星中地壳深处液态水的分布。
研究者认为，这些地震波的传播行为最合理的解释是，火星地壳中存在液态水。这些水存在于火星表面下方11.5至20千米深处的火成岩裂缝中。火星地壳中的水量非常巨大；如果这些水存在于火星表面，足以覆盖火星表面，并且水深将达到1到2千米。
NASA洞察号探测器下方的火星内部剖面图。新研究显示，火星地表以下 11.5-20 公里处的裂隙岩石区域充满了液态水——这比假设的古代火星海洋的体积还要多。图源：James Tuttle Keane和Aaron Rodriquez/斯克利普斯海洋研究所
水是了解火星气候演化的关键。火星表面曾经有大量液态水，这意味着火星过去可能有更温暖、更潮湿的气候条件。通过研究水的分布和存在形式，科学家可以重建火星的气候历史，了解为什么火星从一个可能有生命存在的星球变成了如今干燥荒凉的世界。
“火星地壳下面确实存在一个巨大的水库，我们可以据此来模拟火星气候。水对于维持生命不可或缺。地球上即使恶劣如矿井或深海，有水就有生命。虽然目前没有发现火星上存在生命，但我们知道生命的存在需要哪些条件。洞察号的结果大大超出了我的预期”，论文作者之一、加州大学伯克利分校教授迈克尔·曼加(Michael Manga)说道。
关于火星水的研究历史可以追溯到20世纪初期，但真正有力的证据开始于1960年代。当时，NASA的“水手”号（Mariner）探测器拍摄的照片显示火星表面有类似河谷的地形，这些河谷与地球上的干涸河床相似。科学家由此推测火星地表曾经有河流流动。
1970年代，美国宇航局的“海盗”号（Viking）提供了更多关于火星表面和大气层的信息。但没有找到液态水的直接证据。不过，“海盗”号的数据进一步支持了火星曾经有水的假设。
2000年代，借助火星全球探勘者号（Mars Global Surveyor）和火星奥德赛号（Mars Odyssey）的数据，科学家发现了火星两极的冰帽以及地下冰层的证据。这些数据揭示了火星表面下的氢含量，表明火星地下可能存在大量的水。
2012年，NASA的“好奇号”（Curiosity）火星车在盖尔陨坑内发现了古河流的痕迹，并分析了火星土壤中的水分含量。好奇号的数据表明，火星表面某些地区的土壤中含有2%-3%的水。
2015年，NASA宣布火星存在液态水的迹象。这由火星侦察轨道器（Mars Reconnaissance Orbiter）检测到。探测器在火星的斜坡上发现了周期性出现的“渗流线”，这些线条在夏季温度升高时会出现，可能由含盐水引起。
几十年的火星探测任务不断积累证据，显示火星过去曾经有大量液态水，可能以河流、湖泊甚至海洋的形式存在。目前，水主要以冰的形式存在于极地冰盖和地下浅层，但最新的研究也暗示在更深的地层中可能存在液态水。
“研究火星水，对于认识火星气候、地表及内部结构的演化非常重要。关键是要识别水在哪儿，以及水量有多少。”本文通讯作者、加州大学圣地亚哥分校斯克里普斯海洋研究所的地球物理学家瓦山·莱特（Vashan Wright）说道。
莱特的实验室专注于用地震学和岩石物理学技术，研究地球和行星内部结构及其动力学。其研究通过分析地震波的传播来推测地壳内的物质分布，特别是在火星、地球和其他行星体中的液态水和冰的存在。
研究者们认为，“洞察号的数据最行得通的解释就是有水层存在于火星地表之下。目前的研究表明地球物理探测技术的重要性，这些技术有助于认识火星地壳的矿化过程和成分组成”。
不过，这些水被困在火星地表深处，对于我们当前的技术来说，开采几乎是不可能。
幸运的是，这些发现依然可以帮助我们理解火星的气候历史、地质演化以及寻找可能的生命迹象。这些研究逐渐改变了科学界对火星的认识，火星不再是一个干燥的沙漠星球，火星拥有丰富的水资源。这对未来的火星探测任务，尤其是寻找火星生命和探索人类定居火星的可行性，具有重要意义。
1.Wright Vashan, Matthias Morzfeld, and Michael Manga. "Liquid water in the Martian mid-crust." Proceedings of the National Academy of Sciences 121.35 (2024): e2409983121.
2.https://news.berkeley.edu/2024/08/12/scientists-find-oceans-of-water-on-mars-its-just-too-deep-to-tap/
