跟随水：未来的宇航员应该在火星上降落的地方

美国宇航局在火星上的宇航员。

NASA的新论文提供了迄今为止《红色星球》上近地表水冰的最详细地图。

因此，您想建立一个火星基地。从哪儿开始？像任何人类住区一样，最好将其放置在可及水源附近。水不仅对于生命维持物资至关重要，而且还将用于从农业到生产火箭的所有事物，宇航员需要返回地球。

将所有的水运往火星是昂贵且冒险的。这就是为什么NA​​SA自2015年以来一直聘请科学家和工程师来确定火星水冰的沉积物的原因，这些沉积物可能是地球表面上宇航员可以触及的。但是，水当然也具有巨大的科学价值：如果在火星上可以找到当今的微生物生活，那么它们也可能在这些水源附近。

《自然天文学》上出现的一项新研究包括一张详尽的地图，详细说明了在地球的北半球最有可能出现水冰的地方。该文件结合了NASA的《火星漫游》，火星侦察轨道飞行器和现已停用的火星全球测量师20年的数据，是一个名为“地下水冰测绘”（SWIM）的项目的成果。SWIM的工作由位于亚利桑那州图森的行星科学研究所领导，并由位于南加州的NASA喷气推进实验室管理。

美国国家航空航天局（NASA）的凤凰火星着陆器（Phoenix Mars Lander）展示了被称为“渡渡鸟-戈迪洛克（Dodo-Goldilocks）”的战trench，该战trench没有以前见过的冰块。在四天的时间内，冰已经升华了，这个过程类似于蒸发。

“火星的下一个前沿领域是让人类探索者深入地下，寻找微生物的生命迹象，”理查德·戴维斯（Richard Davis）说道。他带领美国宇航局寻找火星资源，为将人类送往红色星球做准备。“我们意识到我们需要绘制新的地下冰图，以提高我们对冰的位置的了解，这既可以用于科学发现，又可以让宇航员依靠本地资源。”

在不久的将来，NASA计划举办一次由多学科专家组成的讲习班，以根据这项研究以及其他科学和工程标准评估火星上的潜在人类着陆点。这个制图项目还可以为美国宇航局希望发送到“红色星球”的未来轨道者的调查提供信息。

在左图像的左下角，可以看到一组肿块。在右图中，肿块消失了。

美国宇航局最近宣布，将与三个国际太空机构签署一份意向声明，以探索可能的国际火星制冰仪任务概念。该声明将这些机构召集在一起，成立了一个联合概念团队，以评估航天飞机的潜在飞行任务以及NASA，意大利航天局（意大利航天局），加拿大航天局和日本宇航局之间的合作机会。

位置，位置，位置

询问火星的科学家和工程师，最容易到达的地下冰层在哪里，并且大多数会指向北半球火星极地以下的区域。在地球上，可以找到加拿大和欧洲。在火星上，它包括Arcadia Planitia平原和Deuteronilus Mensae中充满冰川的山谷。

这样的区域代表了一个真正的中间地带，介于找到最多水冰的地方（两极）与找到最多阳光和温暖的地方（赤道）之间。北部中纬度也为登陆提供了有利的海拔。高度越低，航天器在火星大气层下降至地表时利用其摩擦所放慢的机会就越大。这对于重型人类着陆器尤其重要，因为火星的大气层密度仅为地球的1％，因此对进入的航天器的抵抗力较小。

JPL的火星水测绘项目负责人Sydney Do说：“最终，美国宇航局（NASA）责成SWIM项目，弄清您能找到赤道附近的赤道多远。”“想象一下，我们在火星上绘制了一条弯曲的线，代表了该冰边界。这些数据使我们能够使用较细的笔而不是粗笔来画那条线，并将焦点集中在最接近赤道的那条线上。”

该图片摘自NASA火星侦察轨道器的观测结果，该陨石撞击是陨石撞击，将陨石坑挖出后暴露在火星上的明亮冰块，该冰块隐藏在该位置的表面之下。

但是要知道表面是否藏有冰块并不容易。行星科学研究所的加雷特·摩根（Gareth Morgan）说，这项研究中使用的仪器数据集都不是直接测量冰的。取而代之的是，每台轨道器仪器都会检测到不同的物理特性-高浓度的氢，高的雷达波速度以及表面温度的变化速率-可能暗示着冰的存在。

摩根说：“尽管拥有20年的数据和丰富的仪器，但是很难组合这些数据集，因为它们是如此不同。”“这就是我们评估冰信号一致性的原因，它显示了多个数据集表明存在冰的区域。如果所有五个数据集都指向冰–宾果游戏。”

如果，例如，只有两个这样做，则团队将尝试确定信号的一致性如何以及可以使用其他哪些材料来创建它们。尽管不同的数据集并不总是很完美，但它们通常会相互补充。例如，目前的雷达在地下深处凝视，但看不到地表以下30至50英尺（10至15米）的顶部；一个轨道器上的一台中子能谱仪测量了最上层土壤层中的氢，但未测量到下层土壤中的氢。高分辨率照片显示，在最近的陨石撞击之后，冰被抛到了表面上，为补充雷达和其他水冰遥感指标提供了直接的证据。

下一步

尽管火星专家研究了这些新的地下冰图，但美国宇航局已经在考虑下一步将采取什么行动。首先，可以通过向火星发送新的雷达任务来解决当前可用数据中的盲点，该任务可能位于人类任务计划者最感兴趣的区域：地下顶层的水冰。

未来以雷达为中心的，以近地表为目标的任务还可以告诉科学家更多有关在岩石，灰尘和冰层上发现的其他物质中发现的物质混合的信息。不同的材料将需要专门的工具和方法来进行挖掘，钻孔和取水冰沉积，特别是在极端的火星环境中。

绘制2020年代的地图可以帮助人类最早在2030年代对火星执行任务。但是在此之前，将有一个关于人类在火星上第一个前哨基地的位置的激烈辩论：在这个地方，宇航员将拥有维持它们所需的当地水冰资源，同时也能够就进化论做出高价值的发现岩石行星，可居住性以及地球以外世界的生命潜力。

参考：GA Morgan，NE Putzig，MR Perry，HG Sizemore，AM Bramson，EI Petersen，ZM Bain，DMH Baker，M。Mastrogiuseppe，RH Hoover，IB的“火星北部中纬度地区地下冰水资源的可用性”史密斯（A.Pathare），CM Dundas和BA坎贝尔（Campbell），2021年2月8日，自然天文学。
10.1038 / s41550-020-01290-z