天文|在火星生存最重要的东西是什么？最可能在哪里发现？如何寻找？_火星探测|科技

现在，你想定居在火星。虽然它比地球小一些，但仍然有广袤的土地。最合适定居的地方在哪里？

美国国家航空航天局（NASA）的信条是跟着水走——他们在寻找生命存在的证据，但对于过去和未来的人类来说，这都是一个好建议。水很重而且几乎不可压缩，所以把水一起带到火星非常昂贵，也很困难。所以在火星当地寻找水源是成功的关键。此外，水不仅只是为了饮用：它可以分解成氢气和氧气，可以制造可呼吸的空气，也可以制造火箭燃料。水是未来人类在火星上最重要的东西。

现在，一组科学家已经标记出了可能的水源地。
【天文|在火星生存最重要的东西是什么？最可能在哪里发现？如何寻找？】火星非常寒冷——白天的最高气温通常是-60℃ ，所以水的可能形态是冰（除了一些地底深处例外）。冰冻的水源在不同的探索行动中已经被用不同方式标记过了，大部分的研究都集中在单个任务的数据或孤立地点的冰上。因此，研究人员将这些信息集中并称之为SWIM：“火星地下水冰测绘项目” ，以查看在火星大范围区域执行的许多任务的数据。

2008年， NASA凤凰号火星登陆车对火星地表进行了挖掘。在Sol 20（登陆后20个火星日），凹槽左下侧可以看到若干冰块（左图，局部放大），但是冰块在4天后就挥发了（直接变成气体）。这证明了水可以存在并持续存在于火星地表以下，至少在相对高纬度地区（北纬68°）。图源：:NASA/JPL-Caltech/University of Arizona/Texas A&M University

项目目标是建立一个系统，能够对多个独立观测结果的一致性进行量化，以便能够对水的位置做出可靠的预测。请注意，我们知道极地冰盖内有相当一部分水，但是航天器很难着陆——在赤道附近或中纬度着陆要容易得多。而且，冰的深度不能超过几米，以便可以进行挖掘。换句话说，它需要是可获得的。

考虑到这一点，他们研究了从火星赤道向北延伸至约北纬60°的观测数据，以及覆盖约80%经度表面的观测数据。这些数据是通过各种方法获得的，包括中子通量（这些亚原子粒子被水中的氢吸收，因此它们的普遍性可用于绘制冰的位置）、热惯性（在夜间，岩石释放白天形成的热量的方式与冰不同，因此可用于绘制水的位置），地貌学（地表的结构和特征表明水在附近，如冰川）和雷达（冰和岩石反射雷达脉冲的方式不同，同样可用于绘制水的位置）。

火星地图上阿耳卡狄亚平原（左，箭头处）和亚尼罗桌山群（右，箭头处）的位置。图源：NASA/JPL-Caltech/Mars Trek
通过对数据进行数学算法分析，他们得出了一个被称为“冰的一致性”的数值，其中正值预示冰的存在，负值预示不存在。值越高可能性越高。
成果是：在火星表面的一大片区域上，有可能存在的（重要的是，可能不存在的）可获得的冰的地图。
数值最高的地区是阿耳卡狄亚平原（Arcadia Planitia），这是一个宽阔、平坦的古代火山流平原，另一个区域是亚尼罗桌山群（Deuteronilus Mensae），该地区已知有冰川。两者都位于中纬度（北纬45度左右），因此相对容易到达。

2012年，火星勘测轨道飞行器在火星中纬度地区发现了一个新的撞击坑，撞击使冰从地表显露了出来。图源：NASA/JPL-Caltech/Univ. of Arizona
为了评估他们的预测，研究小组做了一件事，就是观察表面上的新撞击，小小行星能够穿过稀薄的大气层撞到火星表面。如果冰刚好位于地表以下，这些撞击会将其挖掘出来，使其变得非常明显。在过去的几年里，轨道航天器上的摄像机已经发现了13个这样的陨石坑。研究小组发现，其中12个地点都在预测冰高度可能存在的地图上。这个结果令人信服。
美国航天局、其他航天机构，甚至私人公司都在寻求把人送上火星。我想他们会非常感兴趣地读这篇论文的。
科技进步日新月异，人类踏足火星听起来也不像以前那么科幻了。第一个这样做的人可能正在地球上漫步。现在我们可以开始计划把第一个脚印落在哪里。
By: Phil Plait
FY: Roci
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