火星水文

現今火星上幾乎所有的水都是以冰的形式存在 ， 此外大氣層中也分佈有極少量的水汽 ， 被認爲是淺層火星土壤中低流量的液態滷水 ， 也稱爲重現性斜坡線 ， 可能是山坡上流沙滑落形成的黑色條紋 。 在地表 ， 可看到水冰的唯一地方是北極冰蓋 ， 而火星南極永久二氧化碳冰蓋下和環境更溫和的淺層地表下也可能存有豐富的水冰 。 現已在火星表面或近地表下探測到超過500萬公里3的冰 ， 足以覆蓋整個行星表面35米 （ 115英尺 ） 深 ， 更多的水冰可能還被鎖在地下更深處 。 現今火星表面可能會短暫地出現一些液態水 ， 但僅限於來自大氣層和薄膜的微量溶解水分 ， 這對已知生命來說是具有挑戰性的環境 。 行星表面不存在大型液態水體 ， 因爲那裏的平均氣壓只有610帕斯卡 （ 0.088 磅每平方英寸 ） ， 這一數字略低於水在三相點的蒸氣壓 。 在火星平均條件下 ， 表面變暖的水會升華 ， 這意味着直接從固體轉變爲蒸汽 ； 相反 ， 冷卻的水會凝華沉積 ， 意味着直接從氣體轉變爲固體 。 大約在 38 億年前 ， 火星可能擁有更稠密的大氣層和更高的表面溫度 ， 允許地表存在大量的液態水 ， 可能還包括一片覆蓋了火星三分之一表面的海洋 。 在火星曆史的最近一段時間裏 ， 水顯然也以不同的間隙在短時間內流過地表 。 好奇號火星車探索的蓋爾撞擊坑中的埃俄利斯沼就是一座古淡水湖的地質遺蹟 ， 可能是微生物生命宜居的環境 。 目前火星上的水資源貯量可通過航天器成像 、 遙感技術 （ 光譜測量 、 雷達等 ） 以及着陸器和漫遊車的表面勘查來評估 。 過去水的地質證據包括洪水蝕刻出的巨大溢出河道 、 古河谷網 、 三角洲和湖牀以及探測到只在液態水中形成的地表岩石和礦物質 。 許多地貌特徵表明 ， 在最近和現在的一段時期中 ， 存在地面冰 （ 永久凍土 ） 和冰川中冰的移動 ； 懸崖和隕石坑壁上的沖溝和暖坡線表明 ， 水流仍在繼續塑造着火星表面 ， 只是程度遠低於古代 。 雖然火星表面週期性地潮溼 ， 並在數十億年前可能適合微生物生活 ， 但現今的地表環境極度乾燥且溫度低於冰點 ， 可能對生物體構成了無法逾越的障礙 。 此外 ， 火星缺乏厚厚的大氣層 、 臭氧層和地磁場 ， 因此太陽和宇宙輻射可以暢通無阻地撞擊地表 ， 電離輻射對細胞結構的破壞作用是影響地表生命生存的另一項主要限制因素 。 因而 ， 發現火星生命的最佳潛在地點可能是地下環境 。 在火星上已發現了大量的地下冰 ， 檢測到的水量相當於一座蘇必利爾湖 。 2018年 ， 科學家們報告說 ， 在火星南極冰蓋下 1.5 公里 （ 0.93 英里 ） 處發現了一座冰下湖 ， 水平範圍約20公里 （ 12英里 ） ， 這是火星上第一個已知的穩定液態水體 。 瞭解火星上水的分佈和狀況對評估火星孕育生命和爲未來人類探索提供可用資源的潛力至關重要 。 正因如此 ， “ 跟隨着水 ” 成爲美國宇航局火星探索計劃 （ MEP ） 在 21 世紀頭十年中的科學主題 。 美國宇航局和歐空局的探測任務 ， 包括 2001火星奧德賽號 、 火星快車號 、 火星探測漫遊者 、 火星勘測軌道飛行器和火星鳳凰號着陸器都提供了有關火星上水的丰度和分佈信息 。 火星奧德賽號 、 火星快車號 、 火星勘測軌道飛行器和火星科學實驗室登陸器好奇號漫遊車仍在運行 ， 並且不斷有所發現 。 2020年9月 ， 科學家證實在火星南極地區冰層下存在數座大型鹹水湖 。 根據其中一位研究人員的說法 ， “ 我們確認了相同的水體 （ 正如早期初步探測中所建議的那樣 ） ， 但我們還在主要水體周圍發現了另外三處水體 ...... 這是一個複雜的系統 ” 。 2021年3月 ， 研究人員報告說 ， 古代火星上的大量水仍留在火星上 ， 但多年來 ， 大部分水可能已被隔絕在行星岩石和地殼中 。