12 月 4 日消息，作为北亚利桑那大学和约翰霍普金斯大学合作者团队的一员，北亚利桑那大学博士生 Ari Koeppel 最近发现，火星上一个名为 Arabia Terra 的地区曾经存在水。
▲ 这张图片展示了 Arabia Terra 的几个火山口，这些火山口布满了分层的岩石，通常暴露在圆形的小丘中。这张图片是由美国宇航局火星勘测轨道器上的相机拍摄的。资料来源：NASA/JPL-Caltech/亚利桑那大学
Arabia Terra 位于火星的北部，1879 年由意大利天文学家乔瓦尼-希亚帕雷利（Giovanni Schiaparelli）命名，这片古老的土地的面积比欧洲大陆略大。Arabia Terra 包含火山口、峡谷，以及美丽的岩石带，让人联想到沙漠或荒地的沉积岩层。
这些岩石层以及它们是如何形成的，是 Koeppel 和他的导师，北亚利桑那大学天文学和行星科学系的副教授 Christopher Edwards，以及 Andrew Annex、Kevin Lewis 和约翰霍普金斯大学的本科生 Gabriel Carrillo 的研究重点。他们的研究题为“火星上转瞬即逝的水的脆弱记录”，由 NASA 火星数据分析计划资助，最近发表在《地质学》杂志上。
“我们特别感兴趣的是利用火星表面的岩石来更好地了解 30 到 40 亿年前的环境，以及是否可能存在适合火星表面生命的气候条件，”Koeppel 说，“我们对是否有稳定的水，有多长时间可能有稳定的水，大气可能是什么样的，以及表面的温度可能是什么样的感兴趣。”
▲ 为了支持他们的火星研究，Koeppel（左）和 Edwards（右）在亚利桑那州 Flagstaff 附近的一个煤渣场进行了一项模拟研究。在弗拉格斯塔夫的研究地点，他们在野外收集数据，并与无人机收集的数据进行比较，模拟卫星图像。资料来源：北亚利桑那大学
为了更好地了解产生岩层的原因，科学家们关注热惯性，它定义了一种材料改变温度的能力。颗粒小而松散的沙子会迅速获得和失去热量，而坚固的巨石则会在天黑后长时间保持温暖。通过观察表面温度，他们能够确定他们研究区域内岩石的物理特性。他们可以分辨，当一个材料即使看起来是固体时，是否是松散的并被侵蚀掉了。
为了完成这项研究，Koeppel 使用了轨道卫星上的遥感仪器。“就像地球上的地质学家一样，我们观察岩石，试图讲述过去环境的故事，”Koeppel 说，“在火星上，我们的局限性更大一些。我们不能直接去收集岩石样本，我们相当依赖卫星数据。因此，有一些卫星在火星上运行，每颗卫星上都有一系列的仪器。每个仪器都发挥着自己的作用，帮助我们描述表面上的岩石。”
通过使用这些远程收集的数据进行的一系列调查，他们研究了热惯性，加上侵蚀的证据，陨石坑的状况以及存在哪些矿物。
Koeppel 说：“我们发现这些沉积物的粘性比大家以前认为的要小得多，这表明这种环境只可能在很短的时间内有水。我们通常认为，在更多的时间里有更多的水意味着有更大的机会在那里存在过生命。但是对我们来说，这实际上是非常有趣的，因为它带来了一整套新的问题。有什么条件可以让那里有短暂的水？会不会有冰川迅速融化，爆发出巨大的洪水？会不会有一个地下水系统，只在短暂的时间内从地下渗出，然后又沉入地下？”
了解到，Koeppel 的大学生涯是从工程和物理学开始的，但在纽约城市学院获得硕士学位时转而研究地质科学。他来到北亚利桑那大学，与 Edwards 一起工作。
“我进入行星科学领域是因为我对探索地球以外的世界感到兴奋。宇宙大得惊人，甚至火星也只是冰山一角，”Koeppel 说，“但是我们研究火星已经有几十年了，在这一点上，我们有大量的数据积累。我们开始在与我们能够研究地球的方式相当的水平上研究它，对于火星科学来说，这是一个真正令人兴奋的时刻。”