揭秘火星极地：地下的“湖泊”竟是岩石？NASA新雷达技术挑战旧发现！

2018年，一则关于火星的新闻震惊了全世界，欧洲空间局（ESA）的火星快车号（Mars Express）轨道器探测到火星南极冰盖下可能存在一个地下湖泊。水，作为太阳系中与生命紧密相关的物质，这一发现瞬间点燃了科学界的热情。

欧洲航天局的火星快车轨道飞行器于2015年2月25日拍摄了这张火星南极冰盖的照片。三年后，该航天器在冰盖右侧区域探测到一个信号，科学家们认为信号来自地下湖。

图源：ESA/DLR/FU Berlin, CC BY-SA 3.0 IGO

然而，最新的研究结果却向这个“火星湖”的假说提出了强有力的挑战！

 SHARAD雷达的新视角：120°翻滚的突破

这场新的探索，由NASA的火星勘测轨道飞行器（MRO）主导。具体来说，是通过MRO上的浅层雷达（SHARAD）仪器实现的。

多年来，SHARAD科学家们多次试图观测这片神秘区域，但受限于探测器的结构设计，雷达信号总是被轨道器主体阻挡，灵敏度不足，难以穿透厚达1500米的巨大水冰层。

面对这一挑战，MRO任务的科学家和工程师们想出了一个绝妙的办法：

技术创新：工程师们为MRO设计了特殊的指令，让航天器进行一次大胆的120度“非常大翻滚”（Very Large Roll）机动！

目的：通过这个翻滚，MRO将雷达的天线从轨道器机身后部转移到更开阔的位置，增强SHARAD的功率，使其信号能够穿透更深，获得更清晰的地下图像。

信号的强度：液态水 VS 岩石尘埃

雷达探测地下物质的原理是基于反射信号的强度：

2018年，ESA的MARSIS雷达探测到的是一个“极亮信号”，因此被推测为高盐度的盐水湖（高盐分可降低冰点，让水保持液态）。

这张地图显示了2018年欧洲航天局火星快车号探测到信号的区域范围，该信号被任务科学家解读为地下湖泊。红色线条标示的是美国宇航局火星勘测轨道飞行器的飞行轨迹，该探测器曾从该区域正上方及邻近空域飞越。

图源: Planetary Science Institute

但是，当MRO在2024年5月26日进行“非常大翻滚”并对着这片长达20公里的区域进行精确探测时，SHARAD得到的结果却是：微弱的信号！

SHARAD团队科学家 Than Putzig表示：“我们用SHARAD观测该区域近20年，从未看到过来自那个深度的信号。但这次的新数据检测到的信号十分微弱，而不是MARSIS接收到的那种明亮信号。”

SHARAD团队科学家 Gareth Morgan总结道：“尽管湖泊假说催生了许多富有创意的研究，但这组新数据使得支持液态水湖泊的想法变得非常困难。”

 挑战与希望：地下资源的潜力

既然不是地下湖泊，那么这个特殊的反射信号更可能是由什么引起的呢？

科学家们推测，这可能是南极冰盖下罕见的平坦区域，例如古代的熔岩流，或是其他由岩石和尘埃构成的地质结构。

虽然“火星湖”的梦想暂时破灭，但这次技术突破却带来了更大的希望！

新的探测工具：“非常大翻滚”技术被证明非常有效，科学家们正急于将它应用到火星上其他可能存在地下冰层的区域进行重新审查。

聚焦未来资源：Putzig博士特别提到了Medusae Fossae这个位于火星赤道附近、雷达返回信号微弱的巨大地质构造。如果这个区域的地下冰层被证实，那将意味着：

“如果它是冰，那就意味着火星赤道附近有大量水资源，而那里正是你想要送人类去的地方。因为赤道暴露在更多的阳光下，更温暖，是宇航员生活和工作的理想之地。”

这项于11月17日发表在《地球物理研究快报》（Geophysical Research Letters）上的研究，不仅是地质学上的重要纠正，更是未来火星资源勘探技术上的一次重大飞跃。通过持续的技术创新，人类将能更清晰地描绘出火星地下的宝藏地图，为未来的载人火星任务做好准备！

参考

https://www.nasa.gov/missions/mars-reconnaissance-orbiter/nasa-orbiter-shines-new-light-on-long-running-martian-mystery/