火星上曾是一片海洋？

2015年9月28日，美国宇航局公布了“火星表面发现液态水活动”的有力证据。火星勘测轨道飞行器的高分辨率照片显示，在火星南半球的多个撞击坑附近发现了圆形斜坡线。特别是，黑尔撞击坑内壁的斜坡上出现了长约100米的黑色条纹。暗条纹的存在时间与火星的季节变化密切相关，这是美国宇航局此次公布的火星上当前液态水流动的关键证据之一。更重要的是，在MRO探测器的光谱数据中，在暗矿脉中也有水分子和盐晶体的信号，这表明火星不仅是液态水，而且是咸的。

4亿年前的火星

撞击坑周围墙壁上的黑线被称为季节性环流斜坡线。当火星的南半球处于夏季时，这些斜线产生的黑线非常明显。随着温度的升高，向下延伸的长度增加，平均达到100米，宽度约2米，就像张开的手指一样。因此，美国宇航局的科学家也生动地称它为“黑手指”。一旦冬季来到火星南半球，这些“黑暗手指”开始后退，长度和宽度逐渐缩短，并在正式进入冬季后完全消失。从2010年开始，季节性坡线开始进入我们的视野。佐治亚理工学院的博士生根据MRO号探测器上的两个仪器——HiRISE号和CRISM号的观测数据，发现了火星上液态水今天仍然存在的直接证据。

四亿年前，火星上的液态水遍布全世界，尤其是在北半球，火星海洋的深度可达1000多米。

火星冰川发现较早

“火星上有水”是一个不争的事实。问题是什么样的水存在。目前，美国宇航局正在寻找液态水，非固体冻结冰。这是因为在美国宇航局宣布在火星上发现液态水之前，我们只知道地球上有液态水。如果水以冰的形式存在，火星极地冰盖早就应该被发现了。自从20世纪70年代维京系列探测器问世以来，人们基本上已经证实火星曾经有过液态水环境。两个海盗探测器向地球发送了数万张火星图像。火星两极有大量冰物质分布的极地冰冠，火星南极有近10米厚的永久性干冰(固体二氧化碳)层。北极极地冰盖的直径可达1000公里，冰物质的分布非常广泛。欧洲航天局的火星快车探测器也在2007年发现了火星南极冰盖融化的迹象。雷达数据分析显示，如果冰盖完全融化，火星的整个表面都可能被淹没，平均深度超过10米。

火星北极冰盖

火星极地冰盖中仍有一些固体二氧化碳，即干冰。火星快车还发现冰盖中的冰纯度非常高。与此同时，冰原上有崩塌的迹象，这表明冰原也被侵蚀了。除了冰原，大量的冰也被认为存在于火星表面之下。2015年4月，美国《地球物理学》杂志发表的一篇论文指出，通过对火星快车的数据分析，火星地下冰的可能分布范围可以覆盖南纬30至50度之间的广大区域。如果这些冰融化，它们也可以覆盖火星的整个表面，这是一个在火星中纬度附近发现的地下冰川。因此，火星上有大量的冰物质，不仅在极地冰帽中，在中纬度附近也有大量的地下冰。

火星探测器捕捉到了河谷水的痕迹。最左边的是火星克里斯平原。

2011年发现疑似液态水流动

除了固态冰之外，美国国家航空航天局更关心今天火星上液态水的存在。自20世纪90年代以来，美国宇航局开发了一个火星液态水调查项目。如果时间表往后推，维京号探测器的轨道器已经在火星凯西谷的北部边缘发现了流水的迹象，但是这个发现还没有被进一步证实。海盗登陆者登陆的克里斯平原有古代火星流水的痕迹，这是早期火星表面存在液态水的有力证据之一。火星全球探测器任务于1997年进入轨道，是“在火星上发现液态水”的起点。当时，探测器返回了火星萨利高原上牛顿撞击坑壁上的一个凹槽，类似于美国宇航局在黑尔撞击坑内壁斜坡上发现的“黑手指”。美国宇航局专家推测，这与火星上季节性地下水的扩散有关。同时，凯撒撞击坑的墙上也有类似的痕迹，这与地下冰的融化有关。

自2001年以来，美国宇航局先后发射了价值25亿美元的火星奥德赛号、机遇号和幽灵号探测器、火星侦察轨道器和凤凰号探测器以及好奇号探测器。2008年，“凤凰”号有了进一步的发现。在加热火星土壤的实验中，发现了水蒸气产生的信号。与此同时，探测器上的摄像头捕捉到了着陆腿上的水滴。当时，美国宇航局的科学家还没有确定这是液态水，只是一些液体附着在着陆腿上。

2008年，“凤凰”号有了进一步的发现。在加热火星土壤的实验中，发现了由水蒸气产生的信号，溶胶20(左)和溶胶24(右)

自从2005年火星侦察轨道器发射以来，火星上的液态水痕迹已经开始显现。2006年3月，探测器进入火星轨道。它配备了HiRISE高分辨率成像科学设备，这是一个分辨率为0.3米的直接0.5米反射望远镜，几乎可以看到火星表面的所有物体。同时，还携带了CRISM小型侦察图像光谱仪。它的功能是红外和可见光谱分析，用于确定材料成分。2011年，美国宇航局宣布已经捕捉到了季节性流动液态水的痕迹，这恰好是火星的夏天。由于火星上的一年是地球上的两年，确认任务持续了将近四年。通过对火星两年的连续观测，发现在几个撞击坑的壁上有季节性的黑线，如赤道附近的加尼撞击坑、霍洛维茨撞击坑和科普特峡谷。

在赤道附近的加尼陨石坑、霍洛维茨陨石坑和科普特峡谷发现了季节性的黑色条纹。

火星液态水流失之谜

从过去20年在火星上寻找液态水的过程中，可以看出火星不仅存在于古老的海洋中，而且现在还有季节性的液态水。四亿年前，火星上的液态水遍布全世界，尤其是在北半球。火星海洋的深度可达1000多米。这时，地球也有海洋，所以太阳系中有两个行星有液态水海洋。既然生命可以存在于地球的海洋中，科学家们相信类似的生命也存在于火星的海洋中。

当火星海洋存在时

但是现在火星没有海洋，那么水在哪里呢？一种理论认为，随着火星大气层变薄，水蒸发并逃逸到太空。另一个是海洋中的一些水被保存在两极。与此同时，地下冰层中也存在一些以冰物质形式存在的液态水。简而言之，研究火星海洋消失的奥秘对地球至关重要，或许我们可以避免让地球成为下一个火星。