“火星快車”號首次發現古代相互關聯的湖泊系統地質證據，這些湖泊曾深埋在火星表面之下，其中5個湖泊可能含有對生命至關重要的礦物質。火星似乎是一個乾旱的世界，但它的表面顯示出令人信服的跡象，大量的水曾經存在於這個星球上。我們看到了一些需要水才能形成的特徵（例如，分叉的水流通道和山谷）就在去年，火星快車號探測到火星南極下有一個液態水池。一項新的研究揭示了以前只能透過模型預測的古代火星地下水範圍。荷蘭烏得勒支大學（Utrecht University）的首席作者弗朗西斯科·薩萊斯（Francesco Salese）說：

博科園-科學科普：早期火星是一個水的世界，但隨著地球氣候的變化，這些水退到地表以下，形成了水池和‘地下水’。我們在研究中對這些水進行了追蹤，因為其規模和作用尚存爭議，發現了火星上存在全球地下水系統的首個地質證據。Salese和同事們在火星北半球探測了24個封閉的深坑，其底部大約低於火星“海平面”4000米（考慮到火星上沒有海洋，這個高度是根據海拔和大氣壓力在火星上隨意定義的）。在這些隕石坑地面上發現了只有在有水的情況下才能形成的特徵。許多環形山有多種特徵，深度均在4000米至4500米之間，這表明這些環形山曾經有過隨時間變化和消退的水池和水流。

這是在火星一個深盆地中發現的特徵，表明它在數十億年前受到地下水的影響。圖片：NASA/JPL-Caltech/MSSS

其特徵包括蝕刻在火山口壁上的溝渠、侵蝕地下水形成的山谷、被認為是隨著水位上升和下降而形成的暗色彎曲三角洲、由靜水形成的火山口壁內的脊狀梯田，以及與流動的水有關的扇形沉積物。海平面與假設的火星海洋海岸線一致，該海洋被認為存在於30億至40億年前的火星上。共同作者，義大利國際行星科學研究學院院長Gian Gabriele Ori說：我們認為這片海洋可能與遍佈整個星球的地下湖泊系統相連。這些湖泊可能存在於大約35億年前，所以可能與火星海洋是同時代的。

火星上水的歷史是複雜的，它與瞭解火星上是否曾經出現過生命有著千絲萬縷的聯絡。研究小組還在與地球上生命起源有關的五個環形山中發現了礦物跡象：各種粘土、碳酸鹽和矽酸鹽。這一發現進一步證明，火星上的這些盆地可能曾經擁有生命存在的條件。此外，它們是唯一的深到足以與火星地殼的水飽和部分相交很長一段時間的盆地，證據可能仍然埋藏在今天的沉積物中。探索這樣地點可能會揭示適宜於過去生命存在的條件，因此與太空生物任務高度相關，例如歐洲航天局和俄羅斯航天局的聯合奮進號（ExoMars）。

這張圖片展示了最近在火星地下水研究中發現一些深坑的分佈情況。背景影象以代表地形的顏色顯示：紅色和橙色是較低的海拔，藍色和綠色是較高海拔。研究發現，這些盆地的底部有4000多米深，顯示出過去有水存在的跡象——這是第一個地質證據，證明這顆紅色星球曾經有一個相互連線的地下水湖泊系統，分佈在整個星球上。圖片：Topography： NASA/MGS/MOLA； Crater distribution： F。 Salese et al （2019）

當ExoMars微量氣體軌道器已經在從上面研究火星時，下一個任務將於明年發射。它包括一個火星漫遊者（最近以羅莎琳德·富蘭克林的名字命名）和一個表面科學平臺，將目標和探索火星上被認為是尋找火星生命跡象的關鍵地點。這樣的發現非常重要，將幫助我們確定火星上最有希望發現過去生命跡象的區域。尤其令人興奮的是，在這顆紅色星球——火星快車上取得如此豐碩成果的一項任務，如今在幫助ExoMars等未來的任務以不同方式探索這顆行星方面發揮了重要作用。這是一個偉大的例子，任務一起工作，並取得了巨大的成功。

這張圖（下圖）展示了火星上隕石坑盆地是如何隨著時間的推移而演變，以及它們曾經是如何蓄水的。這個模型構成了對火星地下水一項新研究的基礎，該研究發現，一些地下深度超過4000米的深盆地顯示出曾經含有水池的跡象。圖片（來自NASA火星勘測軌道飛行器上的背景攝像機）展示了在盆地中觀察到的不同特徵的例子。有三個主要階段：第一階段（頂部），火山口盆地被水淹沒，與水相關的特徵——三角洲、侵蝕的山谷、河道、海岸線等——形成內部。在第二階段（中期），全球範圍內的水位下降，新的地貌出現。

在最後的階段（底部），隕石坑乾涸並被侵蝕，在過去幾十億年形成的特徵被揭示出來。圖片：NASA/JPL-Caltech/MSSS； Diagram adapted from F。 Salese et al。 （2019）（上圖）。火星快車於2003年6月2日發射升空，並於去年進入太空15年。這項研究使用了歐洲航天局火星快車上的高解析度立體攝像機（HRSC）、美國宇航局的高解析度成像科學實驗（HiRISE）以及美國宇航局火星勘測軌道飛行器上攝像機的觀測結果。根據來自HRSC和美國宇航局火星軌道鐳射高度計的資料，使用了一個數字地形模型。火星上湧地下水的規模，以及它與沉積系統的關係，仍然是一個持續的爭論。

在北赤道地區的幾個深坑（盆地）顯示了令人信服的跡象，在整個星球範圍內，表明火星上曾經存在著大量的水。水形成特徵的存在，包括河流吉爾伯特和侵蝕谷補給的侵蝕三角洲，構成了地下水上湧導致盆地內長期存在水體的有力證據。陸域證據表明，不僅在鬆散沉積物中，玄武岩基岩中也可能存在侵蝕谷。研究人員提出了一種假設，該假設考慮了觀測形態與假設的地下水位之間的海拔差異，並將其描述為“堤限水”模型，該模型已在地球上存在，並首次在火星地質文獻中引入。

只有本研究中考慮的最深的盆地，那些在火星基準面以下海拔深度超過-4000米的盆地，截獲了水飽和帶並顯示出地下水波動的證據。在全球範圍內發現這些地下水排洩點，有力地表明，假定的火星海洋與在海斯帕拉時期由於地下水波動而形成的各種沉積沉積物之間存在聯絡。這一新發現的水形成特徵證據大大增加了生物特徵被埋藏在沉積物中的可能性。這些深盆地（地下水湖泊）將是未來勘探任務的興趣所在，因為它們可能提供適合生命存在的地質條件證據。

博科園-科學科普｜研究/來自： 歐洲航天局（ESA）/Markus Bauer

參考期刊文獻：《地球物理研究》

DOI： 10。1029/2018JE005802

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