科学家认为火星冰层下的融水可以支持微生物生命

尽管尚未发现火星上有生命存在的直接证据，但美国国家航空航天局（NASA）的一项新研究表明，微生物有可能在火星冰冻的表面下生存。

研究人员利用计算机模型证明，足够的阳光可以穿透火星上的水冰，在冰下的浅层融水池中进行光合作用。 在地球上，冰内类似的融水池也能孕育生命，其中有藻类、真菌和微小的蓝藻等生物，它们都依靠光合作用获取能量。

论文第一作者、南加州美国宇航局喷气推进实验室（JPL）的Aditya Khuller说："如果我们今天要在宇宙中的任何地方寻找生命，火星冰层暴露可能是我们应该寻找的最容易接近的地方之一。"

在这条火星沟壑中看到的白色物质据信是含尘水冰。 科学家认为，这种冰可能是今天在火星上寻找微生物生命的绝佳地点。 这张图片显示的是一个名为Dao Vallis的区域的一部分，由美国宇航局的火星勘测轨道器于2009年拍摄。 图片来源：NASA/JPL-Caltech/亚利桑那大学

火星有两种冰：冰冻的水和冰冻的二氧化碳。 Khuller 及其同事在发表于Nature CommunicationsEarth & Environment的论文中研究了水冰，大量的水冰是由过去一百万年中一系列火星冰河时期落在地表的雪与尘埃混合形成的。 这些古老的雪在凝固成冰后，仍然夹杂着微小的尘埃。

虽然尘埃粒子可能会遮蔽冰层深处的光线，但它们却是解释冰层在太阳照射下如何形成地下水池的关键： 深色尘埃比周围的冰吸收更多的阳光，有可能导致冰升温并融化，直至地表下几英尺处。

火星科学家对冰暴露在火星表面是否真的会融化存在分歧。 这是因为火星的大气稀薄而干燥，人们认为水冰在火星上会升华--直接变成气体--就像干冰在地球上那样。 但是，使火星表面融化变得困难的大气效应并不适用于尘土飞扬的雪堆或冰川表面之下。

2012年在阿拉斯加马塔努斯卡冰川上拍摄到的这些洞是由冰晶石形成的--随着时间的推移，灰尘颗粒会融化到冰中，最终在冰川表面下形成小水袋。 科学家认为，火星上的尘埃水冰中也可能形成类似的水袋。 图片来源：Kimberly Casey CC BY-NC-SA 4.0

在地球上，冰层中的尘埃会形成所谓的冰洞--当风吹尘埃（称为冰晶石）的颗粒落在冰层中时，就会在冰层中形成小空洞，这些小空洞会吸收阳光，并在每年夏天进一步融化到冰层中。 最终，随着这些尘埃颗粒远离太阳光，它们不再下沉，但仍会产生足够的热量，在其周围形成一个融水袋。 这些水袋可以滋养简单生命形式的繁荣生态系统。

"这是地球上常见的现象，"合著者、坦佩市亚利桑那州立大学的菲尔-克里斯滕森说，他指的是冰从内部融化。"致密的冰雪可以从内向外融化，让阳光照射进来，像温室一样给冰雪加温，而不是从上向下融化。"

几十年来，克里斯滕森一直在研究火星上的冰。 他领导着美国国家航空航天局（NASA）2001年火星奥德赛（Mars Odyssey）轨道飞行器上的热敏相机THEMIS（热发射成像系统）的运行。 在过去的研究中，克里斯滕森和科罗拉多大学博尔德分校的加里-克劳（Gary Clow）利用建模技术证明了液态水是如何在红色星球的尘埃雪层中形成的。 这项工作反过来又为新论文奠定了基础，新论文的重点是火星上是否可能进行光合作用。

2021年，克里斯滕森和胡勒共同撰写了一篇关于在火星沟壑中发现尘埃水冰的论文，提出许多火星沟壑是由冰融化形成液态水而造成的侵蚀形成的。

这篇新论文表明，多尘的冰层能让足够的光照进入地表下 9 英尺（3 米）深的地方进行光合作用。 在这种情况下，上层的冰可以防止地表下浅层水池中的水蒸发，同时还能防止有害辐射。 这一点非常重要，因为与地球不同，火星缺乏保护性磁场，既无法抵挡太阳的辐射，也无法抵挡在太空中飞来飞去的放射性宇宙射线粒子。

研究报告的作者说，最有可能形成地表下水池的水冰将存在于火星的热带地区，即纬度30度到60度之间，南北半球都有。

Khuller 希望下一步能在实验室中重新制造一些火星尘冰，对其进行近距离研究。 与此同时，他和其他科学家正开始绘制火星上最有可能寻找浅层融水的地点--这些地点可能成为未来人类和机器人任务的科学目标。

编译自/SciTechDaily