自 1971 年水手 9 号探测器探测火星表面以来，科学家们就推测火星南极冰盖下方可能存在地下冰。2004 年，欧空局的火星快车轨道飞行器进一步证实了这一理论，当时其用于地下和电离层探测的火星先进雷达(MARSIS) 仪器在地表以下 3.7 公里（2.3 英里）的深度探测到类似水冰的东西。
这些发现非常令人鼓舞，因为它们表明火星上仍然可能存在生命可以生存的液态水源。不幸的是，在审查了 MARSIS 数据后，由亚利桑那州立大学 (ASU) 领导的一组研究人员提出了另一种解释。正如他们在最近的一项研究中指出的那样，雷达反射可能是由地表下的粘土、含金属矿物或盐冰造成的。
该研究最近发表在《地球物理研究快报》上，由亚利桑那州立大学地球与太空探索学院 (SESE) 的博士后研究员 Carver J. Bierson 领导。加入他的还有加州大学圣克鲁斯分校 (UCSC) 的地球与行星科学教授 Slawek Tulaczyk、ASU 研究助理 Samuel Courville 和行星科学研究所 (PSI) 的高级科学家 Nathaniel Putzig。
火星南极平原的视图，其中突出显示了 MARSIS 扫描的区域。
MARSIS 仪器的工作原理是将探地雷达波束指向火星表面，然后测量反射回波。液态水的地下区域与周围的冰或岩石具有非常不同的电特性，并且会非常强烈地反射。这项技术使火星快车能够创建深度达 5 公里（3 英里）的火星地下地图。
早在 2018 年，一组意大利研究人员对地下雷达反射的分析主要集中在介电常数上，它控制着材料内无线电波的速度。所讨论的材料（水、冰、岩石等）密度越大，波的传播速度就越慢，反射波的功率也会受到影响。由于其亮度，这种明亮的雷达反射被解释为一大片液态咸水。
然而，由于介电常数或电导率的大反差，雷达反射可能会很亮。正如 Putzig 在 PSI新闻稿中解释的那样：
“没有必要用极冠底部的液态水来解释 MARSIS 观测的结果。替代品包括粘土、一些金属矿物和咸冰。因为水——尤其是液态水——对于维持生命如此重要，寻找它今天或过去可能存在于火星上的位置对于天体生物学研究至关重要。确保我们充分考虑报告检测到液态水的其他可能性对于科学过程至关重要。”
艺术家对火星表面下的水的印象。如果地下含水层真的存在，对人类探索和最终在这颗红色星球上的殖民将产生深远的影响。信用：欧空局
相比之下，新研究侧重于电导率，其中材料之间电导率的差异也可以解释明亮的雷达反射。“我们的团队想退后一步，询问除了液态水之外是否还有其他材料可以引起这些明亮的反射，” Bierson说。“冰盖底部的咸冰或导电矿物质不那么浮华，但它们更符合火星两极极冷的温度。”
介电常数或电导率是相互关联的，但大多数先前对地下雷达反射的评估都选择关注前者而忽略后者。将它们归因于咸水藏匿处几乎没有道理，并且可能在一定程度上受到了一厢情愿的影响。几十年来，科学家们已经知道大约。40 亿年前，火星表面存在流动的水和可能的微生物生命。
从那时起，出现了各种证据表明，随着火星气候经历了巨大的转变，大部分水退到了地下，变成了我们今天在那里看到的极其寒冷、干旱和严重辐照的环境。知道地下有丰富的水藏，特别是在中纬度地区，这对于未来的红色星球载人任务也将是一个福音。普齐格说：
“这一选择使先前的工作人员得出结论，液态水——可能非常咸，以便在火星南极冰盖表面以下 1.5 公里处的预期温度和压力下成为液态——是对高温的最合理解释。雷达反射率。然而，本文提出的工作表明，电导率可能是某些材料的重要因素，因此此类材料为数据提供了可行的替代解释。”
雷达探测火星南极下的水。
虽然对于那些相信我们会在火星上找到生命的人来说，这可能会让人感到有些沮丧，但重要的是要记住，这项研究只是在探索所有的可能性。假设南极层状沉积物下面有更多的冰，对于那些希望看到宇航员在未来几年探索火星南极（或梦想有一天看到人类在火星上定居）的人来说仍然是个好消息。
简而言之，寻找火星过去和随后进化的证据的工作仍在继续。这项搜索一直在进行中，目前正在加快速度，让科学家有机会检验长期存在的假设并修正先前持有的观念。每一条线索都是拼图的另一块！