“我认为，NASA要证实‘火星表面有液态水’” —— NASA发话前，他全都剧透了

【编者按】9月28日晚上23：30分（北京时间）NASA在发布会上公布：“在某些特定的情况下，火星表面存在这液态水。”一时之间各大媒体都爆了=_=！就在小编来知乎查找该消息的相关解答时，发现有位老师在发布会开始前就已经发出了一篇剧透，他在经过分析之后，竟然准确地预测出了NASA发布会的内容。小编只能说：这并不是巧合 —— 本文由剧透帝@刘博洋 授权转载，他本科毕业于北京大学天文系，现在是国家天文台在读博士，同时也是青年天文教师连线（ edulink.lamost.org ）的创始人。

以下内容写于发布会前，不信可移步作者知乎专栏（ 可以戳我 ）查看时间：

猜猜看，这回NASA的火星大新闻是什么

NASA说今晚23：30（北京时间）会发一个关于火星的大新闻，说是“解开了火星之谜”，这个大新闻可能是什么呢？我们一起来八一八。

这次发布会的出席人员包括：

• Jim Green , director of planetary science at NASA Headquarters；

• Michael Meyer , lead scientist for the Mars Exploration Program at NASA Headquarters；

• Lujendra Ojha of the Georgia Institute of Technology in Atlanta；

• Mary Beth Wilhelm of NASA’s Ames Research Center in Moffett Field, California and the Georgia Institute of Technology；

• Alfred McEwen , principal investigator for the High Resolution Imaging Science Experiment (HiRISE) at the University of Arizona in Tucson；

注意，这五个人，里面有三个都是主任、首席科学家之类有title的家伙，只有两个不知道是谁（第3、4位）。一查发现，Lujendra Ojha是亚利桑那大学地球物理专业2012年本科毕业的，现在在乔治亚理工就读博士，行星科学方向。Mary Beth Wilhelm是康奈尔大学刚刚毕业的博士，现在正在NASA做博士后。那很容易猜测，一定是这俩年轻人直接做的工作中，发现了一些有趣的事情。所以我们来八一八这俩哥们吧！

Lujendra Ojha曾组过摇滚乐队，而且还是玩死亡金属

名字奇怪的尼泊尔大胡子大哥Lujendra Ojha不是第一次造出大新闻了。2011年他还在就读本科时，就做过关于 火星表面物质坡移 的研究。他用的是火星勘测轨道飞行器（MRO）搭载的一台高分辨率相机HiRISE，这台相机能够以高达一米的高分辨率对火星表面反复成图，从而给我们追踪火星表面特定位置地表特征随时间演化的情况，也就是说，Ojha研究的，不是一个“死”的火星，而是一个“活的”、不断变化之中的火星。

 

我们具体看一下他2011年这份研究。他首先是把MRO的图像做了修正，以便于能够直接比较相机出于轨道上不同角度时拍摄的图像。然后他发现了一些奇怪的东西 —— 在火星南半球中纬度地区某些陨石坑的陡坡上，出现了一些深色的线条：

 

看起来就像是什么流体冲刷过一样。当然其实在火星上找到流体冲刷痕迹本身不是什么新闻，甚至都不需要MRO这么高分辨率的相机。我们早就在火星水手谷两侧发现过这样的沟壑地形，这我们太熟悉了，不就是水冲出来的嘛：

 

然而Ojha的发现不仅仅是流体冲刷痕迹那么简单。MRO的时间分辨能力让Ojha第一次发现， 这样的痕迹是在变化的 。具体来说就是：在夏季时，那些痕迹逐渐产生，到冬季时，就逐渐消退 —— Ojha给这种特征起了个名“ Transient Slope Lineae ”，即“暂态坡地线条”。这些线条的宽度约2米，长度在几百米这个量级。

 

图为2009年5月20日和2009年7月9日同一地区的两张照片，可以明显看到TSL的区别。

这种暂态特征的存在，几乎可以肯定的说明，火星上不仅仅是历史上有过水那么简单，而是 就在此时此刻，火星上处于夏季的某些区域，就是有正在潺潺流动的季节性河流的 ！有水啊，就可以有生命，就可以blablabla……请自行脑补一千万字一个世纪以来关于火星的科幻小说。

另一个地区不同时间对比图像

细心的同学就会问了：“火星离太阳比地球要远，温度比地球上低，这就算有水，还不全都冻上了？火星上的温度足够让水融化、流动起来吗？”—— 但是Ojha同学说了，这水不一定是纯净水呀，它可以是含有高氯酸盐的咸水，含盐的水熔点比较低，并不需要非达到0°C才能融化。

当然作为一个严谨的同学，Ojha在2011年的文章里还没有斩钉截铁的说这就是水，另一种可能性是，这是某种固态颗粒流成的沙河。他的研究也留了个尾巴：

1、还需要解释的是，为什么这些特征只出现在南半球的中纬度地区，按理说赤道上温度也不比南半球低的，也应该能发现类似特征才对；

2、如果是水的话，水从哪来也是个问题 —— 就算地表存留一些冰块，在若干次消融之后，冰融成水，再蒸发到大气中，加上冰块自身的升华，很快这些水源就消耗干净了。我们现在之所以能看到这样的现象，应当说明水源是可以得到补充的，那么是从哪补充的？ —— 不知道。火星表面地理活动也往往跟二氧化碳的参与有关，那么之所以出现这种现象，是不是与二氧化碳的凝固-升华有关呢？这也需要进一步研究才能确定。

之后几年，Ojha乃至火星科学界很多人的研究也都围绕这一现象展开。不过由于不明原因，后来他们转而指称这一现象为“Recurring Slope Lineae（RSL）”。（季节性斜坡纹线，即随季节变化的沟壑，这种沟壑在温暖的季节里变深，在冷冻的季节里变浅，通常被认为跟液体流水有关。）

暗色的细条纹就是季节性斜坡纹线

2014年，Ojha在一篇新文章中报告，他们扩大了研究的范围，把南半球所有符合预测的RSL产生条件（向阳、陡坡、基岩暴露）的地方看了个遍。他们发现，在这些符合条件的地点中，只有很小比例的地方确实产生了RSL现象。他们也明确地证实，这种现象确实跟二氧化碳没啥关系。 这个研究发在了Nature，一作是McEwen。

这篇文章给水的来源提出了一个可能的解释： 也许有某种吸湿的盐，能从大气中捕捉水蒸气，将其固定下来，在夏季再融化、释放 。这篇文章还发现，RSL现象的发生与火星上 沙尘天气 也有关系。文章还猜测，如果这真的是盐水导致的，那最有可能的盐将是CaCl2（氯化钙）。

基本上Ojha同学之前的研究就是这些。下面来看看Mary同学。

这个Mary妹子虽然刚刚博士毕业，但也已经在火星研究领域有很长时间的经验了：她从16岁就开始在NASA Ames搬砖，先后研究过火星上的冲沟、地球沙漠极端微生物、Pavilion湖的微生物岩等。她的博士论文是研究地球上跟火星相似的环境，以便于选择火星表面适合未来研究的地点。她研究的地点包括智利北部的阿塔卡玛沙漠和南极干谷 —— 都是地球表面最干旱的地点。

她的具体研究内容是分析阿塔卡玛沙漠土壤中的脂质化学，看这些生物标记物在年龄约为1500万年的极干燥土壤中如何保存和降解。这将对好奇号火星车在火星表面的研究有直接的帮助。

我们刚刚提到说Ojha及其合作者的研究认为，火星上的水很有可能是富含高氯酸盐的盐水，Mary也写过一篇科普文章，“警告”未来的火星宇航员们，小心火星表面富含高氯酸盐的土壤 —— 这篇文章的题目叫“ 别吃火星上的土 ”。Mary同学，你也不想想，人怎么会去吃土呢？—— Mary同学表示，重点不在人要不要吃土，重点在于，我们发现地球上那些极端干燥的环境中，有些微生物是可以吃土的：就是高氯酸盐这种在火星上广泛存在、还能用来提炼火箭燃料的东西， 以被地球上某些极端环境中的微生物当做 食物 享用。

话说到这，我们基本上能够猜出这次NASA发布会的主要意思了：

首先，Ojha同学表示，我们发现了火星上流动的水的证据 ，这些水存在的温度有时候会低于0度，也就是说一定是高盐、低熔点的，而其中的盐主要是高氯酸盐。有水就可能有生命，那高盐的水有没有可能有生命呢？

Mary同学接过话茬表示，我们在地球上最干燥、最像火星的一些环境中对土壤取样，发现里面有一些微生物，是可以以高氯酸盐作为食物的。所以，我们觉得，火星上虽然不见得就真的存在食用高氯酸盐的微生物，但是 至少具备了嗜高氯酸盐微生物存活的可能性 。

Mary同学最近发表的一篇文章是研究 火星中纬度地区的地表水冰 —— 为什么是中纬度？因为Ojha在中纬度地区发现水流了呀。她这篇文章的结论是，一个叫做Amazonis Planitia（亚马逊河平地，火星上水手峡谷地带中的某片区域）的地方，因为最近的一次陨石撞击事件，而最有可能有暴露在地表的水冰，因此是未来火星车着陆探测的理想地点。 

这个意思够明确了吧： 国会，请再让我们发一个火星车，降落在Amazonis Planitia那潺潺流动的小溪旁，挖一勺土测一测吧！——“我们保证完成任务！”

写于发布会后的补充：

发布会结束了，看来猜的基本没错。我再来补充几点：

这次的重点实际上是，通过分析CRISM这个设备拍摄的光谱，具体确定了这些RSL的成分。之前猜说是水，是盐水，是高氯酸盐水，现在光谱出来了，证实此前人们猜的没错。

如上图，a、b两个点的光谱跟实验室模拟的火星土壤+高氯酸盐混合物光谱的对比，可以看到有很多相似的吸收坑特征，尤其是1.9微米这个坑，非常显著，说明确实是高氯酸盐。

而且一并连形成原因也解释了：高氯酸盐固体会吸附大气中的水蒸气，冻起来，在气温上升时再融化释放出来。（当然这个理论原来也已有了）

如果这样说的话，我也再来猜一句：

这样的现象绝对不仅仅发生在陨石坑旁边的陡坡上。只不过是这种地方冰融后，能顺着坡流下来，这样容易被发现。 在火星的很多平地，应该也有这样季节性的吸附-冰冻-融化的循环，但是水没有流动起来，所以没有被注意到。 看吧，过几年人们就会发现火星地表水更广泛的存在。