当代火星又现液态水踪影？
近些年来，火星上发现水分的踪影已经算不上新闻了。从据信由远古流水塑造的流线型岛屿、河谷和冲沟，到各处水冰存在的迹象，再到火星车在红色行星上发现借助水体形成的矿物成分，不一而足。在这样的报道中，真正惹人眼球的还要数当代火星上液态水的踪影。前些年再发性坡地线状结构很可能由流水形成的论断着实让不少人兴奋了一把，不过旋即又遭到了毋须水分的“干流”说的质疑，至今也没有了下文。不过最近欧洲空间局籍由火星快车的勘测结果，再一次将当代火星液态水体说推到了聚光灯下。
火星存在水分的证据，左：阿瑞斯（Ares）谷中据信由远古流水塑造的流线型岛屿（图片提供：NASA/JPL-Caltech/Arizona State University）；右：环形山中的水冰（图片提供：）。
与先前的各种新闻相比，此次关于液态水的证据要坚实很多。各种有关远古的说辞姑且不论，冰体的存在也不等于液态水；再发性坡地线状结构更是只有间接推论，而无直接探测。而这一次的主角是雷达数据——火星快车号搭载有地下与电离层探测雷达MARSIS，这是第一台用于地球之外其他行星勘测的雷达设备，可以发射信号并接收回波，从而判断所遭遇的物体类型，因此手段更加直接。更且火星两极一直以来也是寻找当代流水的热门之选。极冠含有水冰已经不是秘密，而在重压之下，冰的融点会下降，在具备盐分的情况下下降得更甚。这次在南极地区找到水体，也实为是出乎情理之中。
火星快车号轨道探测器与其两侧长达20米的MARSIS雷达桁架。（图片提供：探测器：ESA/ATG medialab；火星影像：ESA/DLR/FU Berlin）
其实自入轨以来，MARSIS一直在孜孜不倦地寻找与火星水分有关的线索，至今已有10多年了。它不仅测量出南极冰层的体量足以在全部融化后形成覆盖整个火星的11米深水体，还籍由北半球平原的低密度疑似沉积物推断出火星远古海洋的存在。这一次对现今可能水体的测量，只不过是对先前工作的继续而已。
从原理上看，MARSIS雷达是可以穿透表土，感知距离地面5千米之内的地下世界的。火星快车所做的事情说来也简单，就是向火星地下发射雷达波，然后测量其返回探测器的时间和强度——这两点取决于电波所穿透的物质的组分、数量和密度，因此雷达回波的形态就是地下结构的反映。火星南极极冠的冰层结构，还有这次公布的液态地下水体就此现了身。
火星生命探测器拍摄的火星层状南极冠。（图片提供：ESA/Roscosmos/CaSSIS）
确切说来，根据MARSIS的测量结果，火星南极地区的冰层并非铁板一块，而是表现出了明显的层次分布，诸冰层之间夹杂着尘土，而且还具有复杂的起伏和不连续构造。同一地区的可见光图像表明，极冠的确显露出了层状构造，所以这一点倒也并不奇怪，最下方的冰层向地下延伸到了1.5千米处。在这一深度上，某些奇怪的事情出现了：在相对南极点有所偏离的东经193°，南纬81°度附近一处宽约20千米的区域，来自地下的雷达回波有所增强，其明亮程度甚至超过了地表高反照率的冰体。
MARSIS雷达数据示例，若干明亮的水平线状结构对应火星南极附近的冰层，其亮度是由于水冰反射雷达波的强能力所致。图中最上一条亮线代表地表，而在不同的冰层之间还夹杂着尘埃层。最下方的一条亮线距离地表的深度达到了1.5千米，而其亮度在中心位置不仅丝毫不逊于地表，更在其他区域表现出了弥散构造。科学家认为，这里就是一处地下水域的所在。（图片提供：ESA/NASA/JPL/ASI/Univ. Rome; R. Orosei et al 2018）
作为比较，在大多数区域，最下一层雷达回波不仅较弱，而且形态上也更为弥散，这更加类似于上图边缘区域的情况。强烈而尖锐的雷达回波带往往意味着上下层物质之间存在明显的差异——既然在此之上是厚实的冰体，冰与土壤的交界也不足以造就如此突出的结特征信号，那么这里最直观的解释难道不是冰川之下维系着永久性的液态湖泊？
人们确实曾经在地球上的冰川之下发现过类似的地下湖，但是那里的温度不过是摄氏零下十几度而已。而在火星的这个地方，温度甚至接近了摄氏零下70度——只有在环境中保有大量金属盐的前提下，液态水的冰点才能降低到如此程度。当然，机遇号火星车与凤凰号着陆器早已在火星上发现了高氯酸盐的踪影，先前用流水解释再发性坡地线状结构的推测也少不了凭借盐分来保持水的流动性。
不过与先前的流水新闻一样，这次单凭雷达数据，也还不足以敲定火星地下液态水存在的可能性。首先是因为MARSIS的分辨率有限，只能解析出宽5千米或更大的结构，对于详细探讨一个直径只有20千米的湖泊来说显然是不够的，未来精度更高的类似仪器可能会改进这一点；其次是雷达信号虽然较先前更为直观，但终究也还是间接的，总归不能满足最挑剔的审查眼光。
但这一发现其实开启的是一种可能性：如果这次发现的湖泊属实，那么它在火星上很可能就不是孤立的存在。那么我们有无可能靠着类似的手段来发现更多面积更大的水域？让我们拭目以待。
