火星再一次讓科學家驚訝，通過對舊數據的處理髮現赤道附近存在水合作用的新證據

文：娟娟

來自美國宇航局的新消息，細緻的科學家們最近從一堆舊數據里發現了新驚喜。當他們深入研究了一堆來自美國宇航局（NASA）運行時間最長的火星軌道探測器的舊數據之後，竟然發現火星赤道附近存在重要的水合作用（hydration）的證據。這當然是一個充滿神秘色彩的信號，因為很多行星科學家認為，在火星的赤道附近是不可能存在水冰的。

領導這項研究的是Jack Wilson，約翰霍普金斯大學應用物理實驗室的博士後研究生，他帶領團隊對2002 -2009年間有關火星的數據進行了後處理，這些數據則是由NASA的奧德賽號飛行器（Mars Odyssey spacecraft）上安裝的中子光譜儀（neutron spectrometer instrument）收集到的。

在使解析度較低的成分數據變成更加清晰的焦點（sharper focus）後，科學家們發現，在火星赤道附近的地區存在出乎意料的大量的氫（hydrogen）——這在高緯度地區可是地下埋藏著水冰的跡象！

這個新發現或許還有著更重要的作用：在赤道附近如果存在可獲得的水冰供給，或將有助於宇航員對火星的勘探計劃。有朝一日，如果人類登陸火星探索，那麼通過利用火星的自然資源供應水和生產氫燃料，則可以大大減少宇宙飛船所需運輸的水量。

圖：研究團隊對2002 -2009年間有關火星的數據進行了重新分析，提高了氫丰度圖的解析度。下部的圖顯示的是重新處理的數據，深藍色表示的是位於火星赤道區域的更多的「水當量氫」（water-equivalent hydrogen）。　　Credits: NASA/JPL-Caltech/Univ. of Arizona

Wilson的團隊應用了圖像重建技術（image-reconstruction），這種技術通常用於減少模糊和從醫學或航天器圖像數據中消除「雜訊」。他們大幅提高了數據的空間解析度，Wilson說：「這就好像我們把飛行器的軌道高度降低了一半，」「使得我們對火星表面發生的事情有了更好的了解。」

中子光譜儀並不能直接探測到水，但是通過測量中子，它可以幫助科學家計算氫的丰度，並推斷水或其他含氫物質的存在。火星奧德賽號飛行器的第一個重大發現，是在2002年探測到火星高緯度地區的表面之下存在著大量的氫。2008年，NASA的鳳凰號火星登陸器（Phoenix

但是，在火星的低緯度地區，科學家們認為水冰在任何深度中都不會是熱力學穩定的。奧德賽號的原始數據顯示火星低緯度地區存在過量的氫的痕迹最初被解釋為水合礦物（hydrated minerals），並且這種情況曾經也被其他的飛行器和儀器觀察到。

Wilson的團隊集中研究了赤道地區，特別是北部低地和南部高原之間鬆散、容易受侵蝕的1000公里範圍內的區域。該地區的雷達探測暗示，在表面之下存在著低密度的火山沉積物或水冰。雷達數據來自NASA的火星勘測軌道飛行器的淺地層雷達和歐空局（ESA）的火星快車軌道飛行器的地下和電離層探測的火星高級雷達。

如果火星赤道附近地表之下真的存在水冰的話，那麼這些水冰是如何保存在那裡的就是一個謎。主要理論認為，當火星的自轉軸傾角比今天的更大時，來自極地的冰與塵埃的混合物可以在大氣中循環，但這種情況最後發生在幾十萬到幾百萬年以前。Wilson說，今天在該地區的任何深度中，水冰預計都不會保持穩定，儲存在那裡的水冰應該早就蕩然無存了。如果存在對水冰的附加保護的話，或許源自塵埃的覆蓋和堅硬的鋁鐵硅鈣殼鎖住表面之下的濕氣，但是這也不太可能在軸向傾斜周期的時間尺度內阻止水冰的減少。

Wilson 補充說：「或許這個跡象（在火星赤道附近的地區發現了出乎意料的大量的氫）可以通過大量水合鹽的沉積來解釋，但是這些水合鹽到底是如何形成的也依然難以解釋。」「所以，到目前為止，該跡象依然是一個非常值得深入研究的謎題，火星繼續讓我們驚訝。」

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參考資料：

https://www.nasa.gov/feature/jpl/a-fresh-look-at-older-data-yields-a-surprise-near-the-martian-equator

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