探索宇宙奧秘 · 理性思考

當(dāng)我們談?wù)摶鹦巧系乃?，腦海里浮現(xiàn)的通常是白色的極地冰蓋。但對(duì)于未來(lái)希望踏上火星的宇航員來(lái)說(shuō)，位于寒冷、偏遠(yuǎn)且受嚴(yán)格保護(hù)的極地水冰，就像放在保險(xiǎn)柜里的寶藏——看得見，但極難取出。人類真正渴望的，是在相對(duì)溫暖、容易著陸的中低緯度地區(qū)找到水。

現(xiàn)在，一個(gè)基于南極火山島的研究，給這個(gè)愿望帶來(lái)了令人振奮的新證據(jù)?？茖W(xué)家們發(fā)現(xiàn)，火星上一座名為赫卡提斯·托勒斯的古老火山，其山坡上可能覆蓋著由火山灰保護(hù)的巨大冰川。這不僅是水的發(fā)現(xiàn)，更是對(duì)未來(lái)火星探索地緣格局的潛在改寫。

故事的主角不是火星，而是地球南極附近一個(gè)名為欺騙島的地方。這座島嶼實(shí)際上是一座活火山，上世紀(jì)60年代和70年代的一系列噴發(fā)，將大量火山灰和巖石碎屑拋向四周，覆蓋了島上的冰川。

這就形成了一個(gè)奇特的地貌：從太空看，它只是一片灰黑色的火山碎屑坡；但撥開表面，底下卻是數(shù)百米厚的純凈冰體。火山灰像一床隔熱棉被，保護(hù)底下的冰層不被陽(yáng)光和暖空氣融化。

第一個(gè)證據(jù)是冰裂隙。在欺騙島，冰川上巨大的裂隙從太空都清晰可見。同樣，在赫卡提斯·托勒斯火山的圖像上，科學(xué)家們也辨認(rèn)出了類似、清晰可見的裂縫。純粹的巖石很難形成如此連貫、深邃的斷裂，這是底下冰體在緩慢移動(dòng)時(shí)拉裂表面覆蓋層造成的。

第二個(gè)證據(jù)是冰川橫裂縫。這是一種更巨大、更特殊的裂隙，形成于冰川的源頭，是流動(dòng)的冰與靜止的冰之間撕扯出的傷口。在赫卡提斯·托勒斯，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了長(zhǎng)達(dá)600米的這種裂縫，強(qiáng)烈暗示這里的冰層在過(guò)去（甚至現(xiàn)在）依然處于活躍的蠕動(dòng)態(tài)。

第三個(gè)證據(jù)是“推土機(jī)效應(yīng)”。當(dāng)冰川像推土機(jī)一樣向下推進(jìn)時(shí)，會(huì)把前方的碎石推擠成一道道弧形的壟崗，地質(zhì)學(xué)上稱為推磧。在欺騙島和赫卡提斯·托勒斯火山的山谷末端，科學(xué)家都觀測(cè)到了這種由冰川堆積形成的典型波狀地形。

一個(gè)關(guān)鍵問題隨之而來(lái)：火星表面的大氣極為稀薄，水冰暴露在赤道附近的陽(yáng)光下會(huì)迅速升華（從固態(tài)直接變成氣態(tài)）消失。這些冰川憑什么能幸存數(shù)百萬(wàn)年？

研究團(tuán)隊(duì)提出了一個(gè)兩階段模型。最初，冰川表面因受熱形成裂隙，部分冰體確實(shí)升華掉了。但隨后，火山噴發(fā)出的塵埃和碎石填滿了這些裂隙，形成了一層保護(hù)性的覆蓋層。這層“被子”阻止了底層冰體與大氣直接接觸，大大減緩了升華速度。

這也就解釋了為什么火星軌道上的探地雷達(dá)（SHARAD）此前一直沒有發(fā)現(xiàn)這些冰川的信號(hào)。雷達(dá)信號(hào)在陡峭的火山斜坡上容易發(fā)生畸變，很難穿透厚厚的碎石層并清晰成像。看不見，并不代表不存在。

這項(xiàng)研究對(duì)于包括中國(guó)在內(nèi)的全球火星探測(cè)計(jì)劃，有著極其現(xiàn)實(shí)的指導(dǎo)意義。

中國(guó)的天問一號(hào)任務(wù)已經(jīng)成功實(shí)現(xiàn)了“繞、著、巡”，并對(duì)烏托邦平原等區(qū)域開展了深入研究。下一步，無(wú)論是采樣返回還是載人登陸，尋找可利用的水資源都是核心任務(wù)之一。此次研究指出的赫卡提斯·托勒斯火山區(qū)域，如果被后續(xù)任務(wù)證實(shí)存在大量淺層水冰，它將成為未來(lái)國(guó)際火星探測(cè)的熱點(diǎn)候選著陸區(qū)。

技術(shù)上，這給我們的載荷配置提出了新要求。單純的軌道遙感，哪怕是先進(jìn)的雷達(dá)，也難以穿透復(fù)雜地形下的厚厚覆蓋層。未來(lái)可能需要部署能夠“鉆探”或具備更強(qiáng)穿透能力的巡視器，甚至專門設(shè)計(jì)的“打水”無(wú)人機(jī)，去這些火山坡地上實(shí)地驗(yàn)證。中國(guó)在月球探測(cè)中積累的穿透雷達(dá)技術(shù)，完全可以針對(duì)火星中緯度冰川探測(cè)進(jìn)行優(yōu)化升級(jí)。

更深遠(yuǎn)的影響在于太空政策的層面。1967年的《外層空間條約》第九條規(guī)定，各國(guó)在探索天體時(shí)需避免對(duì)其造成“有害污染”。如果火星中低緯度普遍存在這種被覆蓋的冰川，那么未來(lái)載人任務(wù)選址和開展科學(xué)實(shí)驗(yàn)，就必須更加謹(jǐn)慎地平衡開發(fā)與保護(hù)。如何在獲取寶貴水資源的同時(shí)，保護(hù)潛在的原始火星生命或水冰本身的科研價(jià)值，將是一個(gè)無(wú)法回避的議題。

把視野拉回到赫卡提斯·托勒斯。這座火山下到底有沒有冰川，或許還需要一個(gè)著陸器去刨開那層灰來(lái)看個(gè)究竟。但這項(xiàng)研究的價(jià)值在于，它為我們提供了一種全新的視角：火星上的水，可能比我們想象的要更近、更多，只是它們都穿了件“火山灰”的馬甲，靜靜地躲在溫暖地帶，等待著人類的到訪。

M.A. de Pablo et al, Debris-covered glaciers on Deception Island (Antarctica) as analogues for possible glaciers on the lower northwest flank of Hecates Tholus volcano, Mars, Icarus (2026). DOI: 10.1016/j.icarus.2026.116966