這張火星地圖上的藍色區域是美國國家航空暨太空總署（NASA）探測到地表水冰的區域（從赤道到北緯60 度）。科學家可以利用這張地圖–地下水冰繪圖計畫的一部分–來決定第一批踏上紅色星球的太空人應該在哪裡著陸。該地圖可以幫助美國太空總署決定首批太空人在紅色星球的著陸地點。可用的水越多，任務需要攜帶的水就越少。

對於第一批踏上火星的人來說，地下埋藏的冰將是至關重要的資源，可以作為飲用水和火箭燃料的關鍵成分。但它也將是一個重要的科學目標： 太空人或機器人有朝一日可以像科學家在地球上一樣鑽取冰芯，揭開火星的氣候歷史，探索微生物生命的潛在棲息地（過去或現在）。

這些火星全球地圖顯示了埋藏在火星表面上3英尺（1公尺）範圍內的水冰的可能分佈情況，代表了SWIM計畫的最新數據。埋藏的冰將是火星太空人的重要資源，可作為飲用水和火箭燃料的關鍵成分。圖片來源：NASA/JPL-Caltech/PSI

火星不穩定的水狀況

之所以需要尋找地表下的冰，是因為液態水在火星表面並不穩定： 火星大氣層非常稀薄，水會立即蒸發。火星兩極有大量的冰–主要由水構成，雖然也能找到二氧化碳或乾冰–但這些地區太冷，太空人（或機器人）無法長期生存。

這就是由美國國家航空暨太空總署（NASA）資助的地下水冰繪圖計畫的由來。SWIM計畫最近發布了第四套地圖，這是自2017年計畫啟動以來最詳細的一套地圖。

SWIM計畫由亞利桑那州圖森市行星科學研究所牽頭，由美國太空總署南加州噴射推進實驗室（JPL）管理，匯集了美國太空總署多項任務的數據，包括火星勘測軌道器（MRO）、2001年火星奧德賽號和現已停止活動的火星全球勘測器。利用這些資料集，科學家們確定了最有可能發現火星冰的地方，未來的任務可以從地表進入這些地方。

這張圖片中心的露冰撞擊坑就是科學家在繪製未來太空人登陸火星的地點時所尋找的一個例子。這是美國國家航空暨太空總署（NASA）資助繪製的一系列紅色星球地表水冰地圖的最新版本中包含的幾個此類撞擊坑之一。資料來源：NASA/JPL-Caltech/亞利桑那大學

這些太空船上的儀器在火星中緯度地區探測到了看起來像大量地表下冰凍水的物質。北部中緯度地區尤其具有吸引力，因為這裡的大氣層比火星上的大多數其他地區都要厚，更容易減緩飛船下降的速度。理想的太空人著陸點應該是這一區最南端的一個最佳位置–足夠靠北，可以有冰存在，但又足夠靠近赤道，以確保太空人在冰雪地區能享受到最溫暖的溫度。

JPL的SWIM專案經理 Sydney Do）說：「如果你把人類送上火星，肯定會希望讓他們盡可能靠近赤道。為太空人及其輔助設備保暖所需的能量越少，就有越多的能量來滿足他們的其他需求。”

在這幅藝術家的概念圖中，NASA太空人正在鑽探火星地下。該機構繪製的新地圖顯示了未來太空人最容易接觸到冰的地方。資料來源：美國國家航空暨太空總署

增強繪圖過程

先前的地圖迭代依賴低解析度成像儀、雷達、熱成像儀和光譜儀，所有這些都能暗示埋藏的冰，但不能完全確認冰的存在或數量。在繪製最新的SWIM 地圖時，科學家依靠了MRO 上的兩台更高解析度的相機。背景相機的數據被用來進一步完善北半球地圖，而高解析度成像科學實驗（HiRISE）的數據則首次被納入其中，以提供盡可能靠近赤道的冰邊界線的最詳細視角。

科學家通常使用HiRISE 來研究流星體造成的新撞擊坑，這些撞擊坑可能挖掘出了大塊的冰。這些撞擊坑的直徑大多不超過33 英尺（10 公尺），不過在2022 年，HiRISE 拍攝了一個492 英尺寬（150 公尺寬）的撞擊坑，揭示了隱藏在地表下的冰礦。

從美國太空總署火星勘測軌道飛行器上的高解析度成像科學實驗（HiRISE）相機拍攝的火星撞擊坑邊緣可以看到巨石大小的水冰塊。該隕石坑於2021 年12 月24 日由一顆流星體在Amazonis Planitia 地區撞擊形成。圖片來源：NASA/JPL-Caltech/亞利桑那大學

行星科學研究所的SWIM聯合負責人加雷斯-摩根（Gareth Morgan）說：”這些揭示冰層的撞擊提供了一種寶貴的地面實況，因為它們向我們展示了地面冰層明確存在的位置。我們可以利用這些地點來檢驗我們的繪圖方法是否正確。”

新發現與未來展望

除了冰層暴露的撞擊，新地圖還包括HiRISE 發現的所謂”多邊形地形”，地表下冰層的季節性膨脹和收縮導致地面形成多邊形裂縫。看到這些多邊形延伸到新的、充滿冰的撞擊坑周圍，再次顯示這些地方的地表下隱藏著更多的冰。

科學家還可以利用這張地圖研究其他一些奧秘。

行星科學研究所SWIM 計畫的另一位共同負責人納撒尼爾-普齊格（Nathaniel Putzig）說：「在火星中緯度地區發現的水冰數量並不一致；有些地區的水冰數量似乎比其他地區多，但沒有人真正知道其中的原因。最新的SWIM地圖可能會對這些變化發生的原因提出新的假設。他補充說，這還能幫助科學家們調整火星古氣候隨時間演變的模型，使有些地區的冰沉積量較大，而有些地區的冰沉積量較小。”

SWIM的科學家希望這個計畫能為擬議中的火星冰成像儀任務奠定基礎–這個軌道飛行器將配備一個專門設計的大功率雷達，用於搜索HiRISE已經確認存在的冰層以外的近地表冰層。