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走，還去南北極！

如果火星的地下真的有穩(wěn)定的液態(tài)水湖泊，那么最可能在哪里？早在1987年，一個(gè)叫做Stephen Clifford的行星科學(xué)家就預(yù)言[3]：

最可能在火星南北極。

火星南北極冰蓋的表層（既有水冰，也有干冰）之下是下圖這樣的層狀堆積層，由混雜著塵埃的水冰組成。因?yàn)椴煌鶎又谢旌系膲m埃百分比不同，所以不同時(shí)期形成的冰層顏色就會(huì)有差異，層層累積起來像千層蛋糕一樣。

圖：火星南極冰蓋和層狀堆積層。來源：NASA

Clifford相信，火星的穩(wěn)定液態(tài)水最可能埋藏在南北極的冰蓋之下。

可是等等！這聽上去似乎不科學(xué)呀，照理說南北極不是最冷的地方嗎？所以才會(huì)有冰蓋不是嗎？這種地方為啥最可能出現(xiàn)液態(tài)水？

其實(shí)，正是因?yàn)槟媳睒O厚厚的冰蓋會(huì)產(chǎn)生巨大的壓強(qiáng)，使得冰的熔點(diǎn)會(huì)降低，到了一定的深度，冰便會(huì)被“壓化”。

地球上就有這樣的例子，比如南極冰蓋的沃斯托克冰下湖，就在零下幾十度的環(huán)境中還能保持液態(tài)。

圖：位于南極冰蓋4公里左右深處的沃斯托克冰下湖。后來科學(xué)家們在這里打了鉆。來源：維基

問題是，冰層下的水，要怎么找呢？

天上飛的軌道器很難探測到地下的結(jié)構(gòu)，送個(gè)著陸器去挖似乎也沒有頭緒…火星南北極那么大，上哪兒挖？那么厚的冰層，怎么挖？總之，對(duì)人類目前的科技水平來說，無異于大海撈針。

探地能手雷達(dá)來幫忙

有沒有什么辦法可以對(duì)火星南北極冰面進(jìn)行“透視”呢？別說，還真有！

那就是探地雷達(dá)。

探地雷達(dá)可以通過主動(dòng)發(fā)射和接收電磁波信號(hào)來探測地下的淺表層結(jié)構(gòu)。主要原理是不同物質(zhì)的介電常數(shù)（可以簡單理解為讓電磁波衰減的能力）不同，因此探測器收到的從不同物質(zhì)間的分界面反射回來的電磁波的時(shí)間和強(qiáng)度就會(huì)不同。

那么反過來，通過測量到的雷達(dá)接收時(shí)間和反射強(qiáng)度，就可以反推這些雷達(dá)信號(hào)穿過了哪些不同的物質(zhì)，每層物質(zhì)有多厚。

圖：測地雷達(dá)探測淺表層結(jié)構(gòu)的原理示意圖。來源：參考文獻(xiàn)[4]

而這次的新發(fā)現(xiàn)，最大的功臣當(dāng)屬超長待機(jī)的火星快車號(hào)探測器（Mars Express）。

作為歐空局的第一個(gè)火星探測器，火星快車號(hào)可以說是首戰(zhàn)成名。它自2003年圣誕節(jié)進(jìn)入火星軌道以來，一直…工作到現(xiàn)在…雖然釋放小獵犬2號(hào)著陸器失敗，但絲毫不妨礙火星快車號(hào)一路開掛的科學(xué)發(fā)現(xiàn)。

火星快車號(hào)最重要的發(fā)現(xiàn)之一，是其搭載的法國開發(fā)的可見光與紅外線礦物光譜儀OMEGA首次在火星表面多處檢測出了粘土礦物（也就是水合層狀硅酸鹽）。粘土的形成需要大量液態(tài)水的環(huán)境，這表明很久很久以前某個(gè)很長的時(shí)期有大量液態(tài)水流經(jīng)火星表面[5] 。

而這次的地下異常，是由火星快車號(hào)攜帶的意大利開發(fā)的測地雷達(dá)MARSIS，通過對(duì)2012年5月到2015年12月歷時(shí)三年多的數(shù)據(jù)的收集整理得到的。

圖：火星快車號(hào)展開20米長的雷達(dá)天線進(jìn)行探測時(shí)的假想圖。來源：維基