普拉努姆·奥斯特勒地区位于覆盖火星南极的超过三十亿年历史的冰盖边缘，在任何红色星球最无趣的地点列表中都将名列前茅。它冰冻、平坦且毫无特色，对于任何有抱负的探险家来说，似乎除了风吹起的尘埃和结晶二氧化碳漂移物之外，没有什么可看的。除非，人们能够以某种方式窥视其寒冷的表面深处，到达冰盖底部下方约1.5公里处，那里可能潜伏着一个液态水湖，其面积几乎是曼哈顿岛的三倍。
这个潜在的湖泊是由一组意大利科学家利用欧洲航天局火星快车轨道飞行器上的火星地下和电离层探测高级雷达（MARSIS）仪器三年来的数据发现的，它至少有几米深，并且可能是一个固定的、稳定的地下特征。如果得到证实，这将是现代火星上已知的第一个液态水库——这是寻找红色星球过去甚至现在生命的关键，有可能为地球的邻居如何在数十亿年前从一个更温暖、更湿润的世界深刻转变为当前的干燥状态提供新的线索。这些结果于7月25日在罗马举行的新闻发布会上宣布，并在7月26日出版的《科学》杂志上的一项研究中详细介绍。该团队写道，尽管这只是一个探测结果，“但没有理由断定火星上地下水的存在仅限于单一地点。”
罗马三大大学的论文合著者塞巴斯蒂安·劳罗说：“火星南极冰盖下存在液态水体具有多种意义，为火星环境中微生物的存在开辟了新的可能性。”“此外，它还提供了有力的佐证，表明曾经以海洋、湖泊和河流的形式在火星表面大量流淌的水填满了地下空隙。”
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在过去的12年中，MARSIS使用低频雷达脉冲束绘制了火星地下地图，这些脉冲束可以穿透地表以下数公里。尽管这些脉冲可以相对完好地穿过大多数物质，但每次遇到不同材料之间的边界时，例如冰和基岩的界面，这些脉冲都会反射回航天器。这种反射在液态水的界面处尤其强烈，并在数据可视化中显示为明显的亮点。在对早在2007年就已出现的火星南极冰盖下亮点初步探测的基础上，意大利团队重新编程了MARSIS，以采用更密集的扫描模式，然后在2012年至2015年期间使用该仪器对普拉努姆·奥斯特勒地区进行了29次调查。在整个观测活动中，新的MARSIS读数一次又一次地显示，在普拉努姆·奥斯特勒地区冰盖下的碗状凹陷处，有一个持续存在的20公里宽的亮点——这一特征与相当大的液态水体（或者，公平地说，与更类似于地下污泥的含水沉积物）相符。然后，该团队花费了将近一年的时间分析数据，又花费了两年时间撰写论文，并试图排除对其所见事物的非水性解释。
数十亿年前，火星是一个更像地球的地方，那里有海水汇集，雕刻出巨大的峡谷，并从温泉中涌出。许多天体生物学家推测，生命可能很容易在那里开始。但是，在这个充满希望的早期存在中，这个星球不知何故迷失了方向，变成了干涸的海洋、河流和湖泊的干燥球体。对该星球表面的机器人任务仍然发现那个逝去时代的惊人回响，例如在岩石上形成的水冰霜，以及像露水一样凝结在着陆器支腿上的水滴。轨道飞行器也瞥见了可能是在火星夏季高峰期沿着阳光照射的陨石坑壁流下的细流。也许生命也设法以某种程度的减少、有限的方式得以延续。但是，如果是这样，它将不得不与一个所有水分都会在稀薄、寒冷的空气中迅速消失的世界作斗争，使表面干燥如骨。尽管如此，曾经流过陆地的水必须去某个地方。其中一部分可能由于火星微小的引力场而流失到太空，但该星球含水量的很大一部分从未真正离开，而是冻结在地下。现在看来，并非所有埋藏的含水财富都已冻结。
火星普拉努姆·奥斯特勒地区的雷达研究（左图）揭示了埋藏在1.5公里厚的冰和泥土（右图）下的湖泊（中心图中的大蓝点）的证据。图片来源：背景地图：美国宇航局和海盗号；THEMIS背景：美国宇航局、喷气推进实验室-加州理工学院和亚利桑那州立大学；MARSIS数据：欧空局、美国宇航局、喷气推进实验室、意大利航天局和罗马大学；R. Orosei et al 2018
挪威极地研究所的冰川学家安雅·迪茨说：“真正令人兴奋的是，这是一个稳定的液态水体，在三年的雷达数据中观察到，而不仅仅是在短时间内观察到的液滴。”迪茨撰写了关于这一发现的随附评论。迪茨说，这个地下湖可能类似于地球上通过雷达探测在南极洲和格陵兰冰盖下发现的那些湖泊。
无论是在地球冰川下还是在火星冰盖下，融化的机制都非常相似：向上渗透的热量与向下压的绝缘材料的大量体积相结合，形成融水湖。在地球上，这些湖泊通常通过通道连接，形成分支的河流状水网，这些水网延伸到冰下广阔的空间。在1980年代后期，现在在行星科学研究所的研究员史蒂夫·克利福德开始探索在火星南部和北部极地冰盖下如何发生类似的水文活动，以及它是否可能将融水注入他假设应该存在于该星球永久冻土层下的全球性含水层。克利福德的模型表明，大量的液态水可能仍然隐藏在该星球的深处，为很久以前从日益不适宜居住的表面撤退的任何生命提供了一个遍布全球的避难所。
克利福德说：“这一发现可能具有极其重大的意义。”克利福德没有参与这项研究。“根据与地球的类比，如果地下仍然存在水，那么没有理由相信在火星上产生并在地下条件下进化的生命不能持续到今天……。 如果你在[普拉努姆·奥斯特勒地区]地表下1.5公里处有液态水，那么液态水也很可能存在于更深处。如果你在一个星球的某个区域具有生命存在的条件，而该区域与其他液态水也存在的区域在水力上是连通的，那么你可能会有一个非常庞大的地下生物圈，自该星球的早期历史以来就已幸存下来。”
然而，这种生命将不得不与另一个关键因素作斗争，这个因素使其水生环境成为可能：从岩石和沉积物中渗出的矿物盐，它们充当防冻剂。盐分浸透融水，会产生盐水，这些盐水在远低于纯水典型冰点的情况下仍保持液态。已知在某些火星岩石中大量存在这种盐，并且是最有可能导致先前在星球表面观察到的露珠状液滴和陨石坑壁细流的原因。但是克利福德抱有希望，认为像地球上驱动火山和温泉的地热热点这样的地下地热热点可能足以加热火星地下的某些部分，从而允许液态水库在那里存在，而无需生命破坏性的盐含量。事实上，这样的热点可能是MARSIS团队新发现的湖泊的原因。
这些推测目前必须保持未经检验的状态。MARSIS仪器的灵敏度和分辨率不足以清楚地确定该沉积物的厚度，或者它是否实际上与其他类似的水体相连，尽管使用尚未建造的下一代轨道飞行器上更先进的雷达仪器进行的研究可能会澄清这些细节。就此而言，探测本身尚未得到证实：美国宇航局火星勘测轨道飞行器上的另一个名为SHARAD（“浅层雷达”的缩写）的雷达探测仪器也多次扫描了普拉努姆·奥斯特勒地区和其他区域，以寻找埋藏的水。但其光束无法穿透那么深，并且尚未复制MARSIS的探测结果。即便如此，史密森学会的SHARAD团队成员兼高级科学家布鲁斯·坎贝尔表示，“SHARAD有可能会有针对性地努力收集更多跨越该区域的轨道数据，从而积累足够的回波强度来探测MARSIS看到的反射体。”
最终，可能需要“地面实况”来解开火星地下世界究竟锁定了多少水的谜团。但是，目前没有公共或私人计划来建造或发射能够钻探或融化到可能需要直接在星球上任何地方采集融水样本的深度的任务，无论是机器人任务还是载人任务——克利福德说，这可能是最好的。
他说：“生命可能目前存在于极地冰层下的某个地方的可能性，加强了我们必须注意我们的调查不要不必要地污染火星的观点。”“这不仅可能使任何生命探测实验的结果模棱两可，而且还可能污染一个可能在全球范围内相互关联的栖息地，从而对任何本土生物圈产生非常严重的影响。我担心，除非我们非常小心，否则我们最终可能会对我们在另一个星球上探测到的第一个生命的灭绝负责。”