火星，这颗赤红色的星球，一直以来在人们心中都是干旱荒芜的代名词。

然而近年来，科学家们却在这颗星球最温暖的赤道地区，发现了令人难以置信的巨大冰层，它们静静地潜伏在火星地表之下，仿佛在诉说着一个关于冰与火的传奇故事。

更令人惊讶的是，这些冰层的形成，很可能与火星远古时期异常猛烈的火山喷发有着千丝万缕的联系。

而这一发现，或许将为人类未来的火星定居计划打开一扇新的大门。

红色星球的“冰山”真容

在火星赤道地区，午后的气温可以攀升到20余摄氏度，堪比地球上的春日。

然而就在这片温暖的土地之下，却隐藏着巨大的冰层。

这一发现彻底颠覆了科学家对火星的传统认知。

多年来，科学家们早已知道火星上存在水冰，但一直认为这些冰主要储存在火星的极地地区。

火星的两个极冠主要由水冰组成。

当极地的冬天来临，火星大气中25%-30%的二氧化碳会凝结成干冰覆盖在极冠上。

相比之下，火星赤道地区一直被认为是干燥的。

直到近年来，轨道雷达的探测数据逐渐揭开了赤道冰层的面纱。

通过NASA火星勘测轨道飞行器和火星奥德赛轨道器收集的数据，科学家们成功绘制了火星水冰分布图。

结果显示，在火星赤道地区地表以下仅一英寸的地方，就存在着水冰。

NASA喷气推进实验室的研究人员西尔万·皮克斯对此形象地描述：“你不需要用反铲就可以挖出这块冰，用铲子就可以了。”

这些冰层并非零星分布，而是形成了大规模的沉积。

在火星的八个不同地点，科学家们发现了地下冰川，有些深度仅有数英尺，有的则深达百米。

这些冰川的成分被分析为 “近乎纯冰” ，这意味着它们可以被直接利用，几乎不需要复杂的净化过程。

冰层从哪里来？

火星赤道冰层的发现引发了一个关键问题：这些冰是如何形成的？

毕竟，按照常理，火星最热的地方不应该有如此丰富的冰资源。

科学界对此提出了多种假说，其中最引人注目的就是火山喷发成因理论。

近年来，一项发表在《自然·通讯》杂志的研究为这一理论提供了有力支持。

研究显示，早期火星的爆炸性火山活动可能将大量水蒸气喷射到大气中。

在火星较低的重力环境下，这些火山羽流甚至可以达到地面65公里以上的高度。

一旦进入大气，水蒸气会凝结成冰晶，并以雪的形式落下。

这些雪逐渐压缩成冰，并被火山灰层覆盖，这些尘埃就像一条隔热毯，防止冰层升华到太空，从而帮助它们保存至今。

这项研究的领衔科学家赛拉·哈米德形象地比喻：“这就是一个关于冰与火的故事。”

火山喷发机制之所以如此有效，关键参数在于喷发的强度和持续时间。

模拟显示，维持5火星日的10^9 kg/s水质量喷发率可向大气中注入总质量达4.4×10^14千克的水蒸气。

这些水蒸气最终会形成冰层，最大积累量可达1340-1430千克/平方米，相当于约1.5-1.6米的厚度。

另一种理论认为，火星的倾角（相对于太阳的倾斜度）可能在历史进程中发生了巨大变化，导致赤道地区曾一度成为火星的极区。

但哈米德指出：“但出现了这些火山块喷发，就不需要从火星其他地区输送冰块，也不需要改变倾角，这更简单。”

火星气候的沧桑变迁

要真正理解火星赤道冰层的形成，我们必须回顾火星漫长而复杂的气候历史。

大约40亿年前，火星的气候可能与今天截然不同。

一些科学家认为，那时的火星表面可能比较温暖，偶尔还会下雨，年降水量可能与地球半干旱地区相似。

日本工业大学地球生命科学研究所的拉米斯・拉米斯和美国国家航空航天博物馆的罗伯特・克拉多克的研究表明，早期火星可能是温暖而非冰冷的。

火星表面的火山活动释放出二氧化碳、氢气和甲烷，可能导致温室效应，促使气候变暖，带来降水。

然而，大约35亿年前，情况发生了戏剧性变化，火星失去了它的大部分大气层。

今天，火星的大气层非常稀薄，无法阻止水分的蒸发。

如果现在火星表面上有水，会立即蒸发掉。

正是在这样的环境巨变中，火山喷发形成的冰层被保存下来，成为火星湿润过去的“时间胶囊”。

火星勘测轨道飞行器发现的表层冰层与沙层交替沉积结构，证实火星曾经历干湿气候循环。

祝融号火星车的数据显示，约40万年前末次冰期结束时，火星风向偏移近70度，沙丘形态由新月形转变为纵向暗沙垄，标志着全球性气候转变。

未来火星任务的关键资源

对于未来载人火星任务而言，赤道冰层的发现无疑是个重大利好。

水是维持人类生命的必需品，不仅是宇航员需要喝水，种植作物也需要水，甚至制造返回地球所需的火箭燃料也离不开水。

没有可供使用的液态水是人类登陆火星面临的一大障碍。

赤道地区本身就被认为是火星任务着陆的最佳地点，因为那里的大气条件有助于减缓着陆器的速度。

现在，加上水冰资源的存在，这一地区更加具有吸引力。

美国 Aerospace Corporation 的史蒂芬·霍夫曼领导的研究团队已经模拟了在火星冰川上钻井、融化冰取水的过程。

他们考虑利用一种被称为“罗德井”的技术，这种技术自1960年代被发明以来，一直被用于在偏远地区提供水源，例如阿蒙森-斯科特南极考察站。

罗德井的原理是从地表钻井，钻到冰层上，通过融化冰制造一个蓄水池，然后抽取蓄水池中的水。

通过持续对蓄水池加热，就可以获得源源不断的液态水。

在火星上，一口罗德井每天可以生产出约380升水。

亚利桑那大学月球和行星实验室研究人员谢恩·伯恩强调：“人类到哪里都离不开水，随身携带水非常不方便。”

“之前，我们设想的在火星上获取水的方法是从空气或岩石中获取水。

现在，我们设想通过火星地表下的冰层获取水。这里不需要高科技的解决方案，只需要一个水桶，就能获得足够的水。”

尽管前景诱人，科学家们也提醒需要保持谨慎。

华盛顿特区史密森学会的汤姆·沃特斯表示：“一开始出行，你要带足够的水，万一我们完全搞错了，雷达上发现了一些奇怪的物质。”

“我不会只带一把铲子，就以为会低水就走。铲子带子，但也要带足够的水。”

NASA的研究显示，火星赤道以北和以南地区的水冰分布，特别是北半球，因更易管理的地形和更厚的大气层，更适合作为载人任务的着陆点。

随着人类对火星了解的深入，那个曾经只存在于科幻小说中的“火星绿洲”梦想，正一步步走向现实。

或许在不远的将来，人类真的能在火星上钻井取水，看着红色沙漠上崛起的定居点，回想这个关于冰与火的传奇故事。