【編者按】9月28日晚上23：30分（北京時間）NASA在發(fā)布會上公布：“在某些特定的情況下，火星表面存在這液態(tài)水?！币粫r之間各大媒體都爆了=_=！就在小編來知乎查找該消息的相關(guān)解答時，發(fā)現(xiàn)有位老師在發(fā)布會開始前就已經(jīng)發(fā)出了一篇劇透，他在經(jīng)過分析之后，竟然準確地預測出了NASA發(fā)布會的內(nèi)容。小編只能說：這并不是巧合 —— 本文由劇透帝@劉博洋 授權(quán)轉(zhuǎn)載，他本科畢業(yè)于北京大學天文系，現(xiàn)在是國家天文臺在讀博士，同時也是青年天文教師連線（edulink.lamost.org）的創(chuàng)始人。

以下內(nèi)容寫于發(fā)布會前，不信可移步作者知乎專欄（可以戳我）查看時間：

猜猜看，這回NASA的火星大新聞是什么

NASA說今晚23：30（北京時間）會發(fā)一個關(guān)于火星的大新聞，說是“解開了火星之謎”，這個大新聞可能是什么呢？我們一起來八一八。

這次發(fā)布會的出席人員包括：

• Jim Green, director of planetary science at NASA Headquarters；

• Michael Meyer, lead scientist for the Mars Exploration Program at NASA Headquarters；

• Lujendra Ojha of the Georgia Institute of Technology in Atlanta；

• Mary Beth Wilhelm of NASA’s Ames Research Center in Moffett Field, California and the Georgia Institute of Technology；

• Alfred McEwen, principal investigator for the High Resolution Imaging Science Experiment (HiRISE) at the University of Arizona in Tucson；

注意，這五個人，里面有三個都是主任、首席科學家之類有title的家伙，只有兩個不知道是誰（第3、4位）。一查發(fā)現(xiàn)，Lujendra Ojha是亞利桑那大學地球物理專業(yè)2012年本科畢業(yè)的，現(xiàn)在在喬治亞理工就讀博士，行星科學方向。Mary Beth Wilhelm是康奈爾大學剛剛畢業(yè)的博士，現(xiàn)在正在NASA做博士后。那很容易猜測，一定是這倆年輕人直接做的工作中，發(fā)現(xiàn)了一些有趣的事情。所以我們來八一八這倆哥們吧！

Lujendra Ojha曾組過搖滾樂隊，而且還是玩死亡金屬

名字奇怪的尼泊爾大胡子大哥Lujendra Ojha不是第一次造出大新聞了。2011年他還在就讀本科時，就做過關(guān)于火星表面物質(zhì)坡移的研究。他用的是火星勘測軌道飛行器（MRO）搭載的一臺高分辨率相機HiRISE，這臺相機能夠以高達一米的高分辨率對火星表面反復成圖，從而給我們追蹤火星表面特定位置地表特征隨時間演化的情況，也就是說，Ojha研究的，不是一個“死”的火星，而是一個“活的”、不斷變化之中的火星。

 

我們具體看一下他2011年這份研究。他首先是把MRO的圖像做了修正，以便于能夠直接比較相機出于軌道上不同角度時拍攝的圖像。然后他發(fā)現(xiàn)了一些奇怪的東西 —— 在火星南半球中緯度地區(qū)某些隕石坑的陡坡上，出現(xiàn)了一些深色的線條：

 

看起來就像是什么流體沖刷過一樣。當然其實在火星上找到流體沖刷痕跡本身不是什么新聞，甚至都不需要MRO這么高分辨率的相機。我們早就在火星水手谷兩側(cè)發(fā)現(xiàn)過這樣的溝壑地形，這我們太熟悉了，不就是水沖出來的嘛：

 

然而Ojha的發(fā)現(xiàn)不僅僅是流體沖刷痕跡那么簡單。MRO的時間分辨能力讓Ojha第一次發(fā)現(xiàn)，這樣的痕跡是在變化的。具體來說就是：在夏季時，那些痕跡逐漸產(chǎn)生，到冬季時，就逐漸消退 —— Ojha給這種特征起了個名“Transient Slope Lineae”，即“暫態(tài)坡地線條”。這些線條的寬度約2米，長度在幾百米這個量級。

 

圖為2009年5月20日和2009年7月9日同一地區(qū)的兩張照片，可以明顯看到TSL的區(qū)別。

這種暫態(tài)特征的存在，幾乎可以肯定的說明，火星上不僅僅是歷史上有過水那么簡單，而是就在此時此刻，火星上處于夏季的某些區(qū)域，就是有正在潺潺流動的季節(jié)性河流的！有水啊，就可以有生命，就可以blablabla……請自行腦補一千萬字一個世紀以來關(guān)于火星的科幻小說。

另一個地區(qū)不同時間對比圖像

細心的同學就會問了：“火星離太陽比地球要遠，溫度比地球上低，這就算有水，還不全都凍上了？火星上的溫度足夠讓水融化、流動起來嗎？”—— 但是Ojha同學說了，這水不一定是純凈水呀，它可以是含有高氯酸鹽的咸水，含鹽的水熔點比較低，并不需要非達到0°C才能融化。

當然作為一個嚴謹?shù)耐瑢W，Ojha在2011年的文章里還沒有斬釘截鐵的說這就是水，另一種可能性是，這是某種固態(tài)顆粒流成的沙河。他的研究也留了個尾巴：

1、還需要解釋的是，為什么這些特征只出現(xiàn)在南半球的中緯度地區(qū)，按理說赤道上溫度也不比南半球低的，也應該能發(fā)現(xiàn)類似特征才對；

2、如果是水的話，水從哪來也是個問題 —— 就算地表存留一些冰塊，在若干次消融之后，冰融成水，再蒸發(fā)到大氣中，加上冰塊自身的升華，很快這些水源就消耗干凈了。我們現(xiàn)在之所以能看到這樣的現(xiàn)象，應當說明水源是可以得到補充的，那么是從哪補充的？ —— 不知道?；鹦潜砻娴乩砘顒右餐趸嫉膮⑴c有關(guān)，那么之所以出現(xiàn)這種現(xiàn)象，是不是與二氧化碳的凝固-升華有關(guān)呢？這也需要進一步研究才能確定。

之后幾年，Ojha乃至火星科學界很多人的研究也都圍繞這一現(xiàn)象展開。不過由于不明原因，后來他們轉(zhuǎn)而指稱這一現(xiàn)象為“Recurring Slope Lineae（RSL）”。（季節(jié)性斜坡紋線，即隨季節(jié)變化的溝壑，這種溝壑在溫暖的季節(jié)里變深，在冷凍的季節(jié)里變淺，通常被認為跟液體流水有關(guān)。）

暗色的細條紋就是季節(jié)性斜坡紋線

2014年，Ojha在一篇新文章中報告，他們擴大了研究的范圍，把南半球所有符合預測的RSL產(chǎn)生條件（向陽、陡坡、基巖暴露）的地方看了個遍。他們發(fā)現(xiàn)，在這些符合條件的地點中，只有很小比例的地方確實產(chǎn)生了RSL現(xiàn)象。他們也明確地證實，這種現(xiàn)象確實跟二氧化碳沒啥關(guān)系。 這個研究發(fā)在了Nature，一作是McEwen。

這篇文章給水的來源提出了一個可能的解釋：也許有某種吸濕的鹽，能從大氣中捕捉水蒸氣，將其固定下來，在夏季再融化、釋放。這篇文章還發(fā)現(xiàn)，RSL現(xiàn)象的發(fā)生與火星上沙塵天氣也有關(guān)系。文章還猜測，如果這真的是鹽水導致的，那最有可能的鹽將是CaCl2（氯化鈣）。

基本上Ojha同學之前的研究就是這些。下面來看看Mary同學。

這個Mary妹子雖然剛剛博士畢業(yè)，但也已經(jīng)在火星研究領(lǐng)域有很長時間的經(jīng)驗了：她從16歲就開始在NASA Ames搬磚，先后研究過火星上的沖溝、地球沙漠極端微生物、Pavilion湖的微生物巖等。她的博士論文是研究地球上跟火星相似的環(huán)境，以便于選擇火星表面適合未來研究的地點。她研究的地點包括智利北部的阿塔卡瑪沙漠和南極干谷 —— 都是地球表面最干旱的地點。

她的具體研究內(nèi)容是分析阿塔卡瑪沙漠土壤中的脂質(zhì)化學，看這些生物標記物在年齡約為1500萬年的極干燥土壤中如何保存和降解。這將對好奇號火星車在火星表面的研究有直接的幫助。

我們剛剛提到說Ojha及其合作者的研究認為，火星上的水很有可能是富含高氯酸鹽的鹽水，Mary也寫過一篇科普文章，“警告”未來的火星宇航員們，小心火星表面富含高氯酸鹽的土壤 —— 這篇文章的題目叫“別吃火星上的土”。Mary同學，你也不想想，人怎么會去吃土呢？—— Mary同學表示，重點不在人要不要吃土，重點在于，我們發(fā)現(xiàn)地球上那些極端干燥的環(huán)境中，有些微生物是可以吃土的：就是高氯酸鹽這種在火星上廣泛存在、還能用來提煉火箭燃料的東西， 以被地球上某些極端環(huán)境中的微生物當做食物享用。

話說到這，我們基本上能夠猜出這次NASA發(fā)布會的主要意思了：

首先，Ojha同學表示，我們發(fā)現(xiàn)了火星上流動的水的證據(jù)，這些水存在的溫度有時候會低于0度，也就是說一定是高鹽、低熔點的，而其中的鹽主要是高氯酸鹽。有水就可能有生命，那高鹽的水有沒有可能有生命呢？

Mary同學接過話茬表示，我們在地球上最干燥、最像火星的一些環(huán)境中對土壤取樣，發(fā)現(xiàn)里面有一些微生物，是可以以高氯酸鹽作為食物的。所以，我們覺得，火星上雖然不見得就真的存在食用高氯酸鹽的微生物，但是至少具備了嗜高氯酸鹽微生物存活的可能性。

Mary同學最近發(fā)表的一篇文章是研究火星中緯度地區(qū)的地表水冰 —— 為什么是中緯度？因為Ojha在中緯度地區(qū)發(fā)現(xiàn)水流了呀。她這篇文章的結(jié)論是，一個叫做Amazonis Planitia（亞馬遜河平地，火星上水手峽谷地帶中的某片區(qū)域）的地方，因為最近的一次隕石撞擊事件，而最有可能有暴露在地表的水冰，因此是未來火星車著陸探測的理想地點。 

這個意思夠明確了吧：國會，請再讓我們發(fā)一個火星車，降落在Amazonis Planitia那潺潺流動的小溪旁，挖一勺土測一測吧！——“我們保證完成任務(wù)！”

寫于發(fā)布會后的補充：

發(fā)布會結(jié)束了，看來猜的基本沒錯。我再來補充幾點：

這次的重點實際上是，通過分析CRISM這個設(shè)備拍攝的光譜，具體確定了這些RSL的成分。之前猜說是水，是鹽水，是高氯酸鹽水，現(xiàn)在光譜出來了，證實此前人們猜的沒錯。

如上圖，a、b兩個點的光譜跟實驗室模擬的火星土壤+高氯酸鹽混合物光譜的對比，可以看到有很多相似的吸收坑特征，尤其是1.9微米這個坑，非常顯著，說明確實是高氯酸鹽。

而且一并連形成原因也解釋了：高氯酸鹽固體會吸附大氣中的水蒸氣，凍起來，在氣溫上升時再融化釋放出來。（當然這個理論原來也已有了）

如果這樣說的話，我也再來猜一句：

這樣的現(xiàn)象絕對不僅僅發(fā)生在隕石坑旁邊的陡坡上。只不過是這種地方冰融后，能順著坡流下來，這樣容易被發(fā)現(xiàn)。在火星的很多平地，應該也有這樣季節(jié)性的吸附-冰凍-融化的循環(huán)，但是水沒有流動起來，所以沒有被注意到。看吧，過幾年人們就會發(fā)現(xiàn)火星地表水更廣泛的存在。

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