火星上低温、大气压和水蒸气压力的独特组合表明,任何存在的液态水很可能会几乎瞬间冻结、沸腾或蒸发,因此极不可能存在。
一个多世纪前,天文学家珀西瓦尔·洛威尔倡导火星上存在运河,他认为这是为了将水从冰冠运输到干燥地区。这一前提暗示必须有火星人来建造这些运河。
尽管更好的望远镜后来驳斥了洛威尔的理论,但液态水在火星上是否存在的问题仍然引起科学家的兴趣。液态水对于一个星球被认为是适宜居住是至关重要的。然而,由于火星的低温、大气压和水蒸气压力,液态水的存在不太可能,因为它很可能会快速冻结、沸腾或蒸发。
尽管如此,研究人员仍然主张火星上可能存在液态水。
一个重要的发现是“周期性坡线”(RSL),它是在火星某些区域的陡坡上观察到的黑色条纹状构造。RSL表现出季节性行为;它们在温暖的月份出现,在较凉的时候消退,这可能表明液态水的活动。此外,火星永冻层中明显的条纹和多边形图案为这一想法提供了信用,可能表明热循环。研究人员还提出了多种可能的液态盐水类型,以参与这一讨论。
然而,最近在《美国国家科学院院刊》上发表的一篇论文质疑在不久的将来在火星上发现液态水的可能性,无论是RSL、永冻层还是盐水。
这篇题为“火星液态盐水的难以捉摸的特性”的论文,由阿肯色大学太空与行星科学中心的副研究教授文森特·谢弗里耶和德克萨斯州休斯顿的月球与行星研究所的博士后研究员瑞秋·斯兰克共同撰写。斯兰克在谢弗里耶的指导下获得了阿肯色大学的博士学位。他已经致力于寻找火星上液态水的迹象达20年,尽管他对这种可能性感到兴奋,但他认为目前支持这一观点的证据不足。
这篇论文旨在告知公众我们目前对火星上液态水存在的理解。
谢弗里耶表示:“我想写这篇论文已经很久了,因为关于火星液态水状态的研究实际上说了什么,存在很多混淆、误解和错误解读。”
作者们认为,对RSL的详细分析表明,它们的特征与沙子和灰尘流动的模式相符,否定了形成过程中对水的需求。此外,来自火星轨道器的数据尚未验证液态水在RSL形成中的任何作用。
一些研究人员认为,氯酸盐(类似于地球海洋的高盐溶液)可能是找到火星上液态水的关键。氯酸盐可以在显著较低的温度下保持液态,而火星有丰富的盐源。其中,过氯酸盐显得特别有前途,因为它们的熔点极低。例如,钙过氯酸盐溶液在-75摄氏度下冻结,而火星赤道的平均温度是-50摄氏度,这表明在特定环境中,这种盐水可能保持液态,尤其是在地表以下。
作者们分析了有关氯酸盐稳定形成的支持和反对论据。他们总结认为,有限的显著盐的可获取性、水蒸气压力和冰的分布“强烈限制了表面或浅层地下氯酸盐的丰富性。”即使氯酸盐形成,它们在地球标准下也可能是“极其不适宜居住的”。
在结论中,作者们指出:“尽管存在这些缺陷和限制,但火星生命适应这些氯酸盐的机会总是存在,一些地球生物可能在此生存。这引发了对行星保护的考虑,因为这可能意味着今天火星上可能存在生命。因此,在红色星球上探测氯酸盐原位是探索的关键目标。”
作者们建议,未来的挑战将涉及增强寻找少量氯酸盐所需的工具,准确选择最佳探索地点,以及在类似于火星的条件下进行额外的实验室测试。
谢弗里耶总结道:“尽管我们尽力证明相反,火星仍然是一个寒冷、干燥,并且完全不适宜居住的沙漠。”