一個國際研究小組的新證據表明，火星的南極冰蓋下可能有液態水。由劍橋大學領導的研究人員利用來自航天器的激光測高儀數據，發現了冰蓋高度的微妙不同。之後，他們展示了這些模式如何與計算機模型預測的冰蓋下的水體對錶面的影響相對應。

他們的發現與之前的穿冰雷達讀數是一致的，這些讀數最初被解釋為表明冰下可能存在一個液態水區域。對於僅基於雷達數據的液態水的解釋存在分歧，一些研究人員認為雷達信號不是由液態水引起的。

這些發現發表在《自然-天文學》雜誌上，利用雷達以外的數據提供了第一線獨立證據，證明火星南極冰蓋下存在液態水。

左邊的面板顯示了火星南極的表面地形，南極冰蓋的輪廓為黑色。淺藍色的線表示建模實驗中使用的區域，綠色的方塊表示包含推斷的冰川下水的區域。該區域的冰層厚度約為1500米。右邊的面板顯示了由劍橋大學領導的研究小組確定的表面起伏。可以看到紅色的區域，它比區域地形高出5-8米，上游有一個較小的凹陷（比區域地形低2-4米）（向圖像的右上方）。黑色的輪廓顯示了由軌道雷達推斷出的水的區域。資料來源：劍橋大學

領導這項研究的劍橋大學斯科特極地研究所的尼爾-阿諾德教授說：”新的地形證據、我們的計算機模型結果和雷達數據的結合，使得今天火星上至少有一個冰川下的液態水區域存在的可能性大增，而且火星必須仍然有地熱活動才可以保持冰蓋下的水的液態。”

與地球類似，火星在兩極都有厚厚的水冰帽，加起來大約相當於格陵蘭冰原的體積。然而，由於冰冷的火星氣候，火星上的極地冰蓋以前被認為是一直凍成固體的，與地球上的冰層不同，地球上的冰層下面是充滿水的通道，甚至是大型冰川下湖泊。

2018年，來自歐洲航天局火星快車衛星的證據挑戰了這一假設。該衛星裝備了名為MARSIS的穿冰雷達，可以看穿火星南部的冰蓋。它顯示了冰層底部的一個區域強烈反射雷達信號，這被解釋為冰蓋下的液態水區域。

然而，隨後的研究表明，存在於火星其他地方的其他類型的干燥物質如果存在於冰蓋之下也可能產生類似的反射模式。鑑於寒冷的氣候條件，冰蓋下的液態水需要額外的熱源，例如來自地球內部的地熱，其水平高於當今火星的預期水平。這使得確認這個湖的存在需要等待另一個獨立的證據。

在地球上，冰川下的湖泊會影響上覆冰層的形狀–其表面地形。冰川下的湖泊中的水降低了冰層和它的床之間的摩擦力，影響了冰在重力作用下的流動速度。這反過來又影響了湖泊上方的冰原表面的形狀，通常在冰原表面形成一個凹陷，然後是進一步向下流動的一個凸起區域。

該團隊還包括來自謝菲爾德大學、南特大學、都柏林大學學院和開放大學的研究人員，他們使用一系列技術來檢查來自美國宇航局的火星全球勘測者衛星的數據，即火星南極冰蓋部分的表面地形，該部分的雷達信號被發現。

他們的分析顯示了一個10-15公里長的表面起伏，包括一個凹陷和一個相應的凸起區域，兩者都偏離周圍的冰面數米。這在規模上與地球上冰川下的湖泊起伏相似。

研究小組隨後測試了觀察到的冰面起伏是否可以用冰床的液態水來解釋。他們對冰流進行了計算機模型模擬，以適應火星上的具體條件。然後，他們在模擬的冰原床層中插入了一塊床層摩擦力降低的區域，如果有水存在，將使冰層滑動並加速前進。他們還改變了來自星球內部的地熱的數量。這些實驗在模擬的冰面上產生了起伏，其大小和形狀與研究小組在真實冰蓋表面觀察到的相似。

模型產生的地形起伏和實際的航天器觀測結果之間的相似性，加上早期的穿冰雷達證據表明，在火星的南極冰蓋下面有液態水的積累，而且火星地下的岩漿活動相對來說最近才發生，以便使水保持液態所需的強化地熱。

阿諾德說：”從火星回來的數據的質量，包括從軌道衛星和著陸器回來的數據，我們可以用它來回答關於火星表面甚至下面的條件的真正困難的問題，使用我們在地球上使用的同樣的技術。使用這些技術來發現其他行星的情況是令人興奮的。”