2030年人类殖民火星的计划取得重大进展，科学家找到巨量纯净水冰（行星地质学家手游）

美国宇航局认为，这是在深空生存的关键。

在火星的地表之下，冻结着巨量的水冰。但那些冰的特性——它们有多纯净，往下有多深，以及是什么形状——对行星地质学家来说仍然是个谜。

这些问题对太空任务的规划者来说，同样重要：未来的火星旅客，不管他们是短期停留还是长期定居，都需要对火星地表之下的水冰储量有所了解，以便对其加以利用，无论是用作饮用水、种植农作物，或是转化为氢燃料。

地表的侵蚀作用将火星的地下冰层暴露出来，这些冰层体积庞大、截面陡峭，而且十分纯净。在美国宇航局HiRISE摄像头拍摄的这张伪彩色合成图像中，一条狭长的冰层带在火星地表呈现出深蓝色。科学家最近发现了八条这样的冰层带。

麻烦在于，火星地表的尘土、岩石和其他污染物使得科学家难以开展研究。

登陆火星的探测器可以挖掘或钻入火星地表几厘米深，雷达也可以让科学家探知地表之下数十米有什么东西。但在这两种深度之间（地下20米左右），地下冰层的地质情况很大程度上仍未探明。

幸运的是，地表会发生侵蚀作用。忘掉雷达和钻探机器人吧：找到一个被侵蚀得无遮无掩的地点，你能直接看到火星的地下岩层，以及藏在那里的冰（如果有的话）。

现在，科学家已经发现了这样一处地点。事实上，在HiRISE（高解析度成像科学设备，这是安装在美国宇航局火星勘测轨道飞行器上的强大摄像头）的帮助下，科学家已经找到了好几处这样的地点。

在近日出版的《科学》杂志上，由美国地质勘探局行星地质学家科林·邓达斯（Colin Dundas）领导的研究人员发表了对八个火星地点的详细观测结果。

在侵蚀作用下，这些地点暴露出体积庞大、截面陡峭的地下冰层。值得注意的不仅仅是他们发现的水量（科学家早已知道，火星的这些特定区域蕴藏着大量水冰），更在于开采它们的容易程度。这些水冰矿藏的起始深度只有1米，而最深处达到了100米。科学家没有估测可见水冰的体积，但他们指出，地表附近的冰量可能要比几个地点暴露在外的冰量更多。更重要的是，那些水冰看起来非常纯净。

美国宇航局把对太空资源的利用称为“就地资源利用”（ISRU），该机构认为，这将是在深空生存的关键。ISRU规划人员尤为感兴趣的是水冰的深度，以及纯冰与火星表土混合的比例。水冰的纯净度越高，距地表越近，开采它们并加以利用所需的能量就越少。

这次发现的水冰并非晶莹剔透。

多年来的观测显示，火星上的冰正通过升华作用，缓慢地把水输送到大气中；有迹象表明，随着水冰消失，岩石和沉积物正从中释出。不过，冰中包含一些杂质也在意料当中。邓达斯及其同事提出了一种假说，认为这些冰源于雨雪，是在数百万年间分批次降落下来的。研究人员认为，一些岩石杂质或许就是在下一场降雪到来前，被冻结在冰中的，但包裹在杂质周围的水冰相对来说还是比较纯净的。

“当你在火星上看到亮晶晶的东西，那通常是冰。”美国宇航局喷气推进实验室火星计划办公室的首席科学家理查德·祖瑞克（Richard Zurek）说。他本人并未参与上述研究。火星上的大部分物质都只会反射很少一部分光线，“但这些暴露部分的星体反照率数据显示，这是非常明亮的东西。”祖瑞克说，“而且光谱仪读数表明，这是水冰，并非冰冻的土壤，后者更难被转化为水资源。”

不过现在，别急着打包行李准备飞到火星。邓达斯及其同事观测到的八个地点都位于火星的中高纬度地区，在赤道以南或以北的55-60度之间，那里的气温可能会降到非常低。而大多数火星任务都把着陆点限定在赤道两侧30度以内；未来进行载人火星任务时，着陆点也极有可能选择在这一区域。正如祖瑞克所说，“如果你想暖和点，待在夏威夷要比阿拉斯加更好。”

一方面，理想的着陆点更接近赤道，而另一方面，更高的气温会把冰层逼入更深的地下，使得它们更难被开采。祖瑞克说，“所以，在确定基地位置之前，我们要深入研究，调查清楚。”