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在火星赤道附近有显着水合作用的证据

这张照片以火星地区为中心,被称为塔尔西斯,是太阳系最大火山的所在地。中心左侧明亮的环状特征是奥林匹斯山火山,它横跨340英里(550公里),高17英里(27公里)。这个半球的大部分地方都堆满了细密的风沙。颜色表明灰尘被严重氧化(“生锈”),数百万(或者数十亿)年的沙尘暴使其成分均匀化。可以看到沿着地球右侧的突出的傍晚云。这种彩色合成是使用三种滤光片产生的:蓝色(410纳米),绿色(502纳米)和红色(673纳米)。学分:Steve Lee(科罗拉多大学),Jim Bell(康奈尔大学),Mike Wolff(空间科学学院)和NASA

em ;对来自美国宇航局火星轨道器的旧数据进行的新研究揭示了火星赤道附近存在明显水合作用的证据 - 这是红色星球上一个地球科学家认为冰原不存在的地区的神秘标志 / em

美国马里兰州劳雷尔市约翰霍普金斯大学应用物理实验室的博士后研究员杰克威尔逊领导了一个团队,该团队重新处理了美国宇航局火星奥德赛号航天器中子谱仪在2002年至2009年收集的数据。在将较低分辨率的成分数据转化为更清晰的焦点时,科学家们发现了意想不到的大量氢气 - 高纬度地区是埋藏水冰的标志 - 围绕着火星赤道。

赤道附近无障碍的水冰供应将对规划宇航员对火星的探测计划有所帮助。通过将火星自然资源用于供水和作为生产氢燃料的原材料,可大大减少人类勘探所需的交付质量。

通过应用经常用于减少模糊的图像重建技术以及从医疗或航天器成像数据中去除“噪音”,威尔逊团队将数据的空间分辨率从320英里左右提高到180英里(520公里到290公里)。 “这就好像我们将航天器的轨道高度减半一样,”威尔逊说,“它让我们更好地了解表面发生的事情。”

对美国宇航局火星奥德赛轨道器上氢测定仪的2002-2009年数据进行的重新分析增加了氢丰度图的分辨率。重新处理的数据(下图)在火星赤道地区的一些地方显示出更多“与水相当的氢”(深蓝色)。学分:NASA / JPL-Caltech / Univ。亚利桑那州

中子能谱仪不能直接检测水,但通过测量中子,它可以帮助科学家计算氢的丰度 - 并推断水或其他含氢物质的存在。火星奥德赛在2002年发现的第一个重大发现是在高纬度地表下面有丰富的氢气。在2008年,美国宇航局的凤凰号火星着陆器证实氢是水冰的形式。但是在火星的低纬度地区,水冰在任何深度都不认为是热力学稳定的。奥德赛原始数据在低纬度地区显示的过量氢的痕迹最初被解释为水合矿物,其他航天器和仪器自此观测到这些矿物。

威尔逊的研究小组专注于那些赤道地区,特别是在Medusae Fossae组沿北部低地和南部高地之间600英里(1,000公里)的宽松,易受侵蚀的材料区域。该地区的雷达探测扫描表明在地表下方存在低密度火山沉积物或水冰,“但是如果探测到的氢被埋在表层顶部的冰中,那么将会有超过适合孔隙的冰量在土壤中的空间,“威尔逊说。雷达数据来自美国宇航局火星侦察轨道器上的浅层雷达和欧洲航天局火星快车轨道器上的地下和电离层探测的火星高级雷达,并且与赤道附近没有地下水冰相符。

如何保存水冰是一个谜。一个主要理论认为,当火星的轴向倾斜比今天更大时,极地地区的冰和尘埃混合物可以在大气中循环。但这些情况最后发生在数十万年前。威尔逊说,今天在这个地区任何深度的水冰都不会保持稳定,任何沉积在那里的冰应该早已消失。额外的保护可能来自于灰尘覆盖和硬化的“duricrust”,它可以捕捉表面以下的湿度,但这不太可能防止在轴向倾斜循环的时间尺度上冰损失。

“也许签名可以用水合盐的广泛沉积来解释,但是这些水合盐如何形成在地层中也很难解释,”威尔逊补充说。 “所以现在,签名仍然是一个值得进一步研究的谜团,而火星仍然让我们吃惊。”

威尔逊在英国达勒姆大学领导这项研究的时候,他的团队 - 包括美国宇航局艾姆斯研究中心,行星科学研究所和天体物理学和地球学研究所的成员 - 今年夏天在伊卡洛斯杂志上发表了它的研究成果。

PDF研究:火星上水的赤道位置:根据火星奥德赛中子谱仪数据改进分辨率图

来源:喷气推进实验室的Guy Webster