火星快車號（Mars Express）首次揭露了火星上曾存在湖泊的地質學證據。這些湖泊曾存在於這顆紅色星球的地表深處、且水系相互連通，其中五個還可能含有對生命至關重要的礦物質。

圖片來源：ESA

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火星似乎是個乾旱的地方，但它地表的種種跡象卻表明這顆星球上曾經存在大量的水——研究人員觀察到了一些有水才能形成的地貌特徵（比如分叉的流道和山谷）。而就在去年，火星快車號在火星南極的地下就探測到一個液態水池。

現在，一項新的研究揭示了古代火星地下水的分佈範圍。在此之前，科學家們僅能通過模型對此進行預測。相關論文發表在 2019 年 1 月的Journal of Geophysical Research – Planets上。

“早期的火星是一個水的世界，但隨着行星氣候的變化，這些水隱退到了地表以下，形成水塘和‘地下水’。”文章一作、來自荷蘭烏得勒支大學的 Francesco Salese 說道。

“因爲這些水的分佈規模和作用尚存爭議，在研究中我們對這些水進行了追蹤研究，並發現了全球性分佈的火星地下水系統的首個地質學證據。”

Salese 和同事在火星的北半球探測了 24 個密閉的火山口，火山口底部大約位於火星“海平面” 4000 米以下的位置（考慮到火星上沒有海洋，這個海平面是根據海拔和大氣壓力定義的）。

他們發現這些火山口底部的特徵只有在有水的情況下才會形成。許多深度在 4000 米至 4500 米之間的火山口都有多種這樣的特徵，表明這些火山口中曾經有過水塘和水流，但隨着時間推移這些水發生了變化並消退。

這些特徵包括蝕刻在壁面上的溝渠、地下水侵蝕而成的峽谷、由水位升降而形成的暗色弧形三角洲、壁面上由靜態積水形成的脊狀梯田，以及與流水有關的扇形沉積物。根據這些地貌特徵，可以推斷出火星上曾經的水位。這個水位與推測存在於 30–40 億年前的火星上的海洋海岸線相符合。

“我們認爲，火星上的這個海洋可能與整個火星的地下湖泊水系是相連的”，文章的共同作者、意大利鄧南遮大學行星科學國際研究院主任 Gian Gabriele Ori 補充道。

“這些湖泊可能存在於大約 35 億年前，所以它們可能與火星海洋存在於同一時期。”

火星上水的歷史複雜，它與火星上是否曾經出現過生命有着千絲萬縷的聯繫——如果出現過生命，那麼何時、何地、又是如何產生的？

研究小組還在五個火山口中發現了礦物的跡象：各種粘土、碳酸鹽和硅酸鹽。這和地球上的生命起源時（的礦物質組成）是相似的。該發現進一步證明，火星上的這些盆地（火山口）可能曾經有支持生命的要素。此外，這些火山口非常深，這使它們能夠長期接觸火星地殼的飽水層，與生命相關的證據現今可能仍埋藏於沉積物中。

對這樣的地點進行探索，或許能夠揭示火星曾經適宜於生命的條件。因此這些探索與太空生物學探測任務密切相關，例如 ExoMars ——歐洲航天局和俄羅斯航天局的一項聯合任務（其目的之一就是尋找火星上的生命標記）。目前，ExoMars 微量氣體探測器已經在火星上空展開研究，下一任務將於明年發佈。該探測器的組成包括一個火星漫遊車——近期被命名爲 Rosalind Franklin ——和一個露天科學工作平臺，它將定位並探索火星上被認爲是搜尋生命跡象的關鍵地點。

“這些發現非常重要，它們幫助我們確定火星上最可能發現生命存在跡象的地方”，歐洲航天局火星快車號項目科學家 Dmitri Titov 說道。

“這非常令人興奮，火星快車號的任務已經收穫頗豐，現在它還能幫助指導未來的任務，比如讓 ExoMars 用不同的方式探索火星。這是一個極好的範例，向人們展示了多項任務合作可以取得巨大成功。”