研究揭示了火星南极帽基地的组成

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火星极地帽成像

一篇新论文称,早些时候在火星南极下发现的液态水湖可能并不像人们认为的那样潮湿。

此前,科学家利用欧洲航天局“火星快车”(Mars Express)轨道飞行器上搭载的“火星地下电离层探测高级雷达”(Mars Advanced Radar for Subsurface and Ionosphere探测仪,MARSIS)探测到雷达反射率高的区域,并表示在火星表面冰层深处发现了几个湖泊。

但事实可能并非如此,一篇发表在《地球物理研究快报》(PSI高级科学家Nathaniel Putzig是作者之一)上的新论文称,“来自火星南极帽基地的强烈MARSIS雷达反射可能是由于导电冰或矿物”。亚利桑那州立大学的卡弗·j·比尔森(Carver J. Bierson)是第一作者。

“没有必要援引极帽底部的液态水来解释MARSIS的观测结果。替代品包括粘土、一些金属矿物和咸冰,”Putzig说。

“除了可能导致这些明亮思考的液体之外,我们的团队还想退后一步并询问其他材料是否有可能导致这些明亮的反思,”铅作者合作说。“冰盖底部的咸冰或导电矿物质不那么华丽,但它们更加符合火星杆的极冷温度。”

因为水——尤其是以液体形式存在的水——对维持生命非常重要,所以寻找现在或过去火星上可能存在的水对天体生物学研究至关重要。确保我们充分考虑其他可能探测到液态水的报告对科学过程至关重要,”Putzig说。

MARSIS的工作原理是,当雷达波指向火星表面时,探测表面和地下的反射回声。液态水的地下区域与周围的冰或岩石有非常不同的电性质,它会反射非常强烈。

早些时候Marsis对地下雷达反射的分析主要专注于研究电介质。介电常数控制材料内的无线电波的速度(真空最快,冰上较慢,仍然在岩石和水中较慢),并且还影响反射波的力量。新论文考虑了导电率来解释Marsis看到的内容。

本文称,以前的工作报告了火星南极冰盖下的区域强烈雷达反射。由于其亮度,这种雷达反射被解释为液态水(可能具有高浓度的溶解盐)。由于介电介电常数或电导率的大对比度,雷达反射可以亮。以前的工作仅考虑了介电常数的对比。材料之间的电导率对比也可以解释反射的亮度。本文表明这种差异可能是由于粘土,金属矿物质或极性冰盖下的盐冰。

导电性和介电常数是相互联系的。在评估可能引起雷达反射的材料的反射特性时,大多数之前对地下雷达反射能力的评估都选择忽略电导率,而把重点放在介电常数上。”Putzig说。“这一选择让之前的工作人员得出结论,液态水——在火星南极冰盖表面1.5公里以下的温度和压力下可能是液态的,可能非常咸——是雷达反射率高的最合理解释。”然而,本文所做的工作表明,电导率对某些材料来说可能是一个重要的因素,因此这些材料为数据提供了一个可行的替代解释。”

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