火星水文

現今火星上几乎所有的水都是以冰的形式存在，此外大气层中也分布有极少量的水汽，被认为是浅层火星土壤中低流量的液态卤水，也称为重现性斜坡线，可能是山坡上流沙滑落形成的黑色条纹。在地表，可看到水冰的唯一地方是北极冰盖，而火星南极永久二氧化碳冰盖下和环境更温和的浅层地表下也可能存有丰富的水冰。现已在火星表面或近地表下探测到超过500万公里3的冰，足以覆盖整个行星表面35米（115英尺）深，更多的水冰可能还被锁在地下更深处。 現今火星表面可能会短暂地出现一些液态水，但仅限于来自大气层和薄膜的微量溶解水分，这对已知生命来说是具有挑战性的环境。行星表面不存在大型液态水体，因为那里的平均气压只有610帕斯卡（0.088磅每平方英寸），这一数字略低于水在三相点的蒸气压。在火星平均条件下，表面变暖的水会升华，这意味着直接从固体转变为蒸汽；相反，冷却的水会凝华沉积，意味着直接从气体转变为固体。 大约在 38 亿年前，火星可能拥有更稠密的大气层和更高的表面温度，允许地表存在大量的液态水，可能还包括一片覆盖了火星三分之一表面的海洋。在火星历史的最近一段时间里，水显然也以不同的间隙在短时间内流过地表。好奇号火星车探索的盖尔撞击坑中的埃俄利斯沼就是一座古淡水湖的地质遗迹，可能是微生物生命宜居的环境。 目前火星上的水资源贮量可通过航天器成像、遥感技术（光谱测量、雷达等）以及着陆器和漫游车的表面勘查来评估。过去水的地质证据包括洪水蚀刻出的巨大溢出河道、古河谷网、三角洲和湖床以及探测到只在液态水中形成的地表岩石和矿物质。许多地貌特征表明，在最近和现在的一段时期中，存在地面冰（永久冻土）和冰川中冰的移动；悬崖和陨石坑壁上的冲沟和暖坡线表明，水流仍在继续塑造着火星表面，只是程度远低于古代。 虽然火星表面周期性地潮湿，并在数十亿年前可能适合微生物生活，但现今的地表环境极度干燥且温度低于冰点，可能对生物体构成了无法逾越的障碍。此外，火星缺乏厚厚的大气层、臭氧层和地磁场，因此太阳和宇宙辐射可以畅通无阻地撞击地表，电离辐射对细胞结构的破坏作用是影响地表生命生存的另一项主要限制因素。因而，发现火星生命的最佳潜在地点可能是地下环境。在火星上已发现了大量的地下冰，检测到的水量相当于一座苏必利尔湖。2018年，科学家們报告說，在火星南极冰盖下1.5公里（0.93英里）处发现了一座冰下湖，水平范围约20公里（12英里），这是火星上第一个已知的稳定液态水体。 了解火星上水的分布和状况对评估火星孕育生命和为未来人类探索提供可用资源的潜力至关重要。正因如此，“跟随着水”成为美国宇航局火星探索计划（MEP）在 21 世纪头十年中的科学主题。美国宇航局和欧空局的探测任务，包括 2001火星奥德赛号、火星快车号、火星探测漫游者、火星勘测轨道飞行器和火星凤凰号着陆器都提供了有关火星上水的丰度和分布信息。火星奥德赛号、火星快车号、火星勘测轨道飞行器和火星科学实验室登陆器好奇号漫游车仍在运行，并且不断有所发现。 2020年9月，科学家证实在火星南极地区冰层下存在数座大型咸水湖。根据其中一位研究人员的说法，“我们确认了相同的水体（正如早期初步探测中所建议的那样），但我们还在主要水体周围发现了另外三处水体......这是一个复杂的系统”。2021年3月，研究人员报告说，古代火星上的大量水仍留在火星上，但多年来，大部分水可能已被隔绝在行星岩石和地壳中。