火星上的新型冰川能帮助未来的宇航员吗？

1908年4月21日，在地球北极附近，北极探险家弗雷德里克 · 阿尔伯特 · 库克在日记中潦草地写下了一句令人难忘的话: “我们是冰层死亡世界中唯一有脉动的生物。”对于人类来说，这些话可能很快就会有新的意义，因为在另一个冰封的死亡世界里，冰层被淹没在冰冷沙漠的红沙之下。这个死寂的世界是火星，而沙漠是这个星球的中纬度地区，被称为阿卡迪亚平原。

火星上的中纬度冰川被一层灰尘和岩石隔离。位于火星上门萨原尼勒斯的台地壁上。

莎朗·希巴德是西安大略大学地质学和行星科学博士候选人，也是最近发表在《伊卡洛斯》杂志上的一篇关于阿卡迪亚平原冰川和类冰川活动的新科学论文的主要作者。希巴德和他的同事们已经发现了这一地区冰川的证据，这一证据出乎人们的意料，由于其独特的特点，可以作为未来人类登陆和探索的水源。

火星冰川的证据，被科学界更加谨慎地称为“粘性流动特征”，在20世纪70年代首次利用 NASA 海盗计划的卫星地图探测器进行了调查，这是第二和第三艘到达火星表面的航天器。科学家们对火星表面广泛分布的涟漪和水流产生了兴趣，其中许多具有冰碛状特征，与地球上的冰川景观惊人地相似。

这项新的研究调查了阿卡迪亚平原低中纬度地区的粘性流动特征，详尽地绘制了数十个可能由火星的水冰构成的地下冰川所产生的地表特征。在绘制地图的过程中，研究小组发现了一些意想不到的东西: 在一个大而平坦的平原上有冰流的证据。这种类型的冰流在火星上并不常见，那里大多数与冰有关的突出特征在山谷和山坡上以波纹和沟槽的形式出现，在那里重力可以促使冰向下流动。希巴德的研究小组在阿卡迪亚平原的一个平坦地区发现了这些“蜿蜒的特征”，离奇地与任何悬崖或斜坡隔离开来。阿卡迪亚平原平原上的冰是怎么流动的呢？

火星冰川的证据，由欧洲航天局的火星快车高解析度立体相机拍摄。

研究火星上是否存在水

关于火星上存在水和冰的知情猜测早于航天时代数百年。通过望远镜对火星的大地貌和极地冰盖的观察，天文学家威廉·赫歇尔在1784年推测，这颗红色的行星上居住着智慧生命。

到了20世纪，望远镜技术的进步在很大程度上消除了这一理论，但直到20世纪70年代第一批轨道飞行器和着陆器到达火星之前，火星上是否存在水和水冰仍然是个未知数。美国宇航局的维京计划不仅发现了微量的大气水汽，但它的轨道图像也揭示了许多类似冰川的特征。暴露在外的水冰在火星表面的低压和冰点温度下升华，因此，如果水冰冰川是观测到的类地水流的原因，研究人员推测，这些冰必须受到厚厚一层碎片的保护。进一步的观察证实了这一假设，在随后的几十年里，科学界以不同程度的信心对成千上万的候选冰川进行了测绘、编目和分类。随着时间的推移，我们的能力从对望远镜目镜的推测发展到对整个电磁频谱的精确、现场观测。

1979年5月18日，维京号着陆器2号捕获了火星表面的水霜。

2008年，凤凰号着陆器证实了火星表面下存在水冰，这进一步证实了“奥德赛”号火星探测器的发现，该探测器在2002年发现了温带中纬度地区大量的地下水冰。例如，火星勘测轨道器的雷达直接测量了平坦阿卡迪亚平原的地下水冰，发现其开始于尘埃和碎片表层以下6厘米处，并向下延伸至平均38米的深度。

看到冰盖的底部来辨别是什么使它流动并非易事，只有当冰盖在1.7亿英里之外时，情况才会变得更加复杂。幸运的是，希伯德的团队在平坦的阿卡迪亚平原上发现的神秘水流特征在这个太阳系中并不是独一无二的，事实上，我们根本不需要走很远的路来研究一个类似的现象。希巴德和他的同事发现了南极冰流的惊人相似之处，这些冰流位于平坦的冰原上，其中一定体积的冰比周围的冰移动得更快。

虽然现代科学仍然缺乏对地球上这些冰流成因的详细了解，但研究人员推断，地下地形和冰盖底部的融化可能都起到了作用。希伯德指出，阿卡迪亚河展现了地球冰流的几个关键特征。阿卡迪亚冰层从此停止流动，积聚了一层更厚的表面碎片，成为一股停滞的冰流。

在这个平坦的地区发现可能的水流特征非常令人兴奋。先前的研究表明，在我们的研究地点有一个埋藏的冰盖，而我们在这个冰盖内的沟道化冰的证据表明，火星上有更复杂的冰川动力学。

对人类探索的启示

阿卡迪亚平原冰原的这些独特特征提出了另一个问题，威廉·赫歇尔肯定很想听到这个问题：水冰能被人类宇航员提取和利用吗？

比较南极洲（左）和阿卡迪亚平原（右）的弯曲特征，可能表明存在冰流。

尽管大多数火星冰川及其地下冰层位于悬崖附近和斜坡上，但这些冰层却位于地表附近，形成温带，平坦的冰盖，几乎没有巨石或其他地理灾害。 这将是一个理想的着陆点。 认为，由于近地表冰的数量庞大且纯度合理，该地区有利于未来的原地资源利用和人类任务。

由于冬季和地形的低温，人类对许多冰川地区的勘探更具挑战性，尽管在高纬度地区，水冰很容易到达。 凤凰号着陆器在火星北部的高纬度地区很容易发现地下水冰，由于极冷和缺乏阳光，人类不太可能去该地区。

一般来说，去低纬度和中纬度地区更为可行，那里的气温较温和，全年都有太阳能供应... ... 不过，在这些中低纬度地区，次表层的水冰通常比极地地区更深。

希巴德和他的同事们发现的浅层冰与这一趋势不同，只是被稍微掩埋了一点，而且比火星中纬度地区的其他水冰沉积物更容易到达。随着时间的推移，阿卡迪亚平原冰冻的海水可能会再次到达地表，在未来的宇航员手中得到利用，将冰冷世界的死亡表面转变成一个多一点生命的世界。