到達(dá)火星的人類先驅(qū)面臨的最大挑戰(zhàn)之一是缺水

據(jù)外媒報(bào)道，對于第一批到達(dá)火星的人類先驅(qū)來說，一個巨大的挑戰(zhàn)就是缺水。

如果人類將來登陸火星，他們將需要飲用水、種植灌溉作物的水，甚至返回地球的火箭燃料。缺乏可用的液態(tài)水是一個主要問題。然而，火星上有很多冰。美國宇航局的最新研究報(bào)告稱，通過在火星表面打井，人們可以獲得足夠的水資源來維持人類的生命。

2018年，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了埋藏在火星表面下的冰川。這種“改變游戲規(guī)則”的進(jìn)展，可能會為第一批前往火星的游客提供無限的水資源。目前，火星表面侵蝕已經(jīng)暴露出8個冰點(diǎn)，其中一些非常淺，僅在火星表面以下1米，最深的冰點(diǎn)在火星表面以下100米甚至更深。

2005年火星偵察軌道器的分析數(shù)據(jù)顯示，這些地下冰層是“純冰”。目前，美國宇航局的一項(xiàng)研究正在模擬如何使用水井在地球上鉆孔和融化冰。美國得克薩斯州航空研究員斯蒂芬霍夫曼說，過去火星表面有大量液態(tài)水流動，但現(xiàn)在普遍認(rèn)為火星表面已經(jīng)完全枯竭。

最近的幾項(xiàng)研究表明，火星表面的許多地區(qū)都有許多潛在的水源，包括被認(rèn)為是未來人類任務(wù)候選的著陸區(qū)。如果這些水庫能夠支持人類完成火星任務(wù)，未來火星任務(wù)可能會有重大變化。目前，這支研究團(tuán)隊(duì)正在研究美國陸軍于20世紀(jì)60年代初在格陵蘭開采的“羅德里格斯井”，試圖鉆探和收集地下冰層。

火星的地下冰川是如何形成的？

研究人員說，火星的地下冰川長期以來一直以冰和雪的形式沉積。這些沉積物的裸露部分是相對純凈的水冰，表面覆蓋著幾米厚的水冰和巖塵層。

火星的含冰帶和顏色層的變化表明它是一層一層形成的，也許是隨著時間的積累冰蓋逐漸形成的。研究人員認(rèn)為，這些冰層形成得相對較晚，因?yàn)檫@些區(qū)域的表面看起來很光滑。

如何鉆探火星水資源？

目前，研究小組正在研究美國在1960年代初在格陵蘭開采的“羅德里格斯井”。此后，這種鉆井技術(shù)被用于偏遠(yuǎn)地區(qū)，包括阿蒙森斯科特南極站。

“羅德里格斯井”的原理是鉆穿地表到達(dá)冰下的冰層，融化一些冰，形成一個水池，然后將水抽出。通過不斷地將熱量泵入地下水池，逐漸形成水庫和連續(xù)供水系統(tǒng)。

研究人員在報(bào)告中指出，通過回顧從這些地下冰層中提取水資源的技術(shù)，我們發(fā)現(xiàn)了一個在火星環(huán)境中似乎可行的方案：在火星表面的碎片層中鉆孔，并通過加熱冰層形成地下水庫。

“羅德里格斯井”通過鉆取地下冰層來融化冰，從而形成一個水池，然后將水從水池中抽出。通過將熱量持續(xù)泵入池中，形成了蓄水池和連續(xù)供水系統(tǒng)。

在火星上建造一口“羅德里格斯井”每天可以產(chǎn)出380升水！

它每天產(chǎn)生380升水，接近美國人的平均日用水量，但卻是國際空間站宇航員的10倍。美國《科學(xué)》雜志近日發(fā)表文章稱，盡管科學(xué)家們很早就知道火星表面有冰，但更好地了解冰的深度和位置可能對未來人類探索火星環(huán)境至關(guān)重要。

這項(xiàng)研究的合著者、亞利桑那大學(xué)月球和行星實(shí)驗(yàn)室的Shane Byrne說：“人類無論走到哪里都需要水，而且攜帶水非常重，不方便。以前從火星提取水供人類使用的想法是從非常干燥的火星大氣中提取水，或者分解含水的巖石。我們發(fā)現(xiàn)火星表面下埋藏著幾乎純凈的水冰?！?

同時，他強(qiáng)調(diào)我們不需要高科技解決方案。你可以用水桶和鏟子收集你需要的水。而且，火星的這些冰點(diǎn)非常接近人類可能的著陸位置，而不是不適合居住的火星極地冰蓋。

這些冰點(diǎn)位于火星的北半球和南半球，緯度在55到58度之間，相當(dāng)于地球上的蘇格蘭或南美洲的最南端。研究人員認(rèn)為，火星地下冰層的形成時間相對較晚，因?yàn)檫@些區(qū)域的表面看起來非常光滑，沒有天體碎片與火星表面碰撞形成的隕石坑。

科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，火星冰崖大多位于極地附近，部分碎片會在火星冬季滑入寒冷黑暗的懸崖，不適合建立長期人類營地。然而，如果可以從其中一個地下冰川中鉆取樣本，研究人員就可以了解火星的氣候歷史和火星上可能存在的生命。

研究人員利用火星奧德賽軌道器光譜儀、探地雷達(dá)儀和歐洲航天局火星快車軌道器，直接觀測冰崖斷層上巨大的地下冰層。同時，通過觀察新的撞擊坑，可以發(fā)現(xiàn)地下的冰。

伯恩說：“這就像一個螞蟻農(nóng)場。透過側(cè)面的玻璃可以看到藏在地下的蟻巢?！笨茖W(xué)家還沒有確定這些特殊的冰崖最初是如何形成的。

然而，一旦被埋藏的地下冰層暴露在火星大氣中，冰崖很可能會因?yàn)楸鶑墓虘B(tài)直接升華為水蒸氣而在“消退”的過程中變得更寬更高。在其中一些地區(qū)，暴露在

外的水冰沉積物厚度超過了90米。

美國地質(zhì)調(diào)查局地質(zhì)學(xué)家科林·鄧達(dá)斯(Colin Dundas)說：“這種地下冰層的分布比之前認(rèn)為的更加廣泛。火星表面大約三分之一的區(qū)域都有淺層冰，它們記錄了火星近代歷史。我們在冰崖看到了冰層橫截面，這將對我們提供比以往任何時候更加詳細(xì)的3D視圖。”

研究人員利用火星勘測軌道器“小型火星偵察成像光譜儀”(CRISM)證實(shí)了觀測到的明亮物質(zhì)是冰凍的水，并非覆蓋在火星表面的薄霜層。之前研究人員使用火星勘測軌道器淺層雷達(dá)儀(SHARAD)測繪了火星中緯度地下水冰原地圖，估測地下冰層頂部至表面不到10米。

火星勘測軌道器副項(xiàng)目科學(xué)家萊斯利·坦帕利(Leslie Tamppari)稱，如果你在這些地點(diǎn)執(zhí)行勘測任務(wù)，可以沿著斜坡向下的巖層進(jìn)行取樣，這樣可以詳細(xì)洞悉火星氣候歷史。隨著時間的推移，火星液態(tài)水會發(fā)生什么變化：它們存在哪里?冰是什么時候沉積的?什么時候消退?這將是亟待揭曉的謎團(tuán)。