在火星上绘制冰块,以支持未来的任务

2021-02-09 22:52:41

在过去的几十年中,重返月球或待在火星上的计划已逐渐远离科幻小说。场景,并转移到类似于实际计划的场景。这些计划总是包括从当地的冰层中提取水。这种水显然可以帮助任何宇航员在逗留期间提供支持,从而减轻了我们必须移出地球轨道的重量。但是它也可能是氢的来源,可以帮助宇航员返回地球。

显然,这意味着我们将要在有水的地方着陆。在月球上,这意味着要专注于月球两极,在那里深的火山口会形成永久的阴影,这些阴影可以在冰稳定的温度下容纳冰块。在火星上,事情要复杂得多。因此,作为对NASA试点资金的回应,一组科学家建立了SWIM projectM,用于火星上的地下水冰制图。该项目现在已经发布了进度报告,在我们可能要降落的地区,有大量冰块形式的好消息。

在月球上,决定水冰是否稳定的温度完全通过暴露在阳光下来设定。只要在某个位置永远看不见太阳,冰就可以生存。火星实际上要复杂得多,它的大气层会散布热量,并确保极端温度要温和得多,再加上确保温度季节性变化的轨道摆动。

火星确实有极地冰,但这些沉积物的程度会随季节而变化(其中很多是冷冻的二氧化碳)。距两极更远的地方,如果形成冰,温度将允许水冰稳定。但是离两极距离还远的地方,这意味着对于我们可能会带给我们的任何光伏设备,极端的寒冷和更少的太阳能。理想情况下,在温带地区发现一些冰块会很不错,而且一些报告建议了可能存在的冰块位置。

SWIM团队决定采用更为全面的方法,使用来自多种仪器的数据来尝试建立对水存在的信心。为此,团队开发了自己的冰分系统。

这些数据来自我们在火星上方运行的许多仪器。其中包括一个中子计数器(中子在冰中的散射与在岩石中的散射不同),以及两种形式的雷达,用于记录冰沉积物的存在和深度。另外,水往往难以传递热量,因此热通量的测量可以表明其存在。最后,通过与地球上的冰川特征进行比较,我们可以从地形照片中推断出冰盖的存在。

作者为这五个测量中的每一个创建了一个标度,范围从-1(极不可能的冰)到1(几乎肯定存在的冰)。然后,他们将这五个平均值取平均值,从而得出可能存在冰的总体得分。这允许某些方法弥补其他方法的缺点。例如,中子散射非常敏感,但可能被不到半米厚的灰尘所阻挡。雷达不那么敏感,但是可以在地表以下吸收更多的物质。

考虑到他们的平均技术,如果所有其他方法都模棱两可,则具有决定性的读数将得出0.2分。得分为0.5将意味着至少有3种方法强烈表明可能存在水。

此处报告的第一项调查分析了火星北半球,从赤道到纬度60º。沿东西轴方向有一个小区域,但未包含在内,否则,数据包括我们可能会希望降落的大部分区域。除了增加吸引力之外,该地区还包括许多开放的平原,这些平原具有合适的地形,可以使某些物体脱离轨道。

在某种程度上,数据与我们已经怀疑的事情一致。对温度剖面的建模已经确定了该地区的北部地区可能能够支撑冰层,并且当您向北移动时,读数确实会上升。对地图项目确定的某些区域的检查显示,该区域的撞击倾向于暴露冰块(他们所观察到的所有13种暴露于冰块的撞击都在该区域被评定为可能包含冰块的一个像素内)。最后,由地图识别出的一些区域对应于地理已经被解释为指示冰川历史的区域。

但是关键的发现是,一些显然富含冰的地区比我们仅根据温度模拟所预测的要南得多。在火星赤道以北约35º处有得分高于0.5的区域,一直进入火星。相对温带的区域(为比较起见,在地球上大约可以找到摩洛哥)。最强烈的信号之一是被称为Arcadia Planitia的信号,这是一个非常平坦的区域,被最近的火山喷发覆盖。

据推测,该团队接下来将前往南半球。这将是至关重要的。尽管我们在火星的中纬度地区都拥有一个潜在的站点,这是很高兴的,但是任何着陆都将集中在探索该地区的科学案例上。拥有多个有前途的地点将使我们有机会根据水的可利用性进行选择。