《思想大爆炸-对话科学家》栏目第86期，对话中国地质大学（武汉）地球科学学院教授肖龙。
嘉宾简介
肖龙，中国地质大学（武汉）地球科学学院教授，担任中国航天局探月与航天工程中心科学顾问、载人航天工程空间科学与应用领域专家组成员、中国科学院空间科学研究院战略专家成员、国防科技工业科学技术委员会宇航与深空领域专业组成员、嫦娥三号和嫦娥四号科学数据研究核心科学家团队组长与副组长。
划重点
1.这是一项重要的科学发现，说明火星深部分布有液态水，进一步说明了火星可能是一个宜居星球，适合生命的产生和生存。
2.论文中对火星全球地下水含量的估算，还有待验证，毕竟地下水的分布不一定都是均匀的。
3.很多探测数据都显示火星曾经有大量液态水的活动，具备形成生命的元素和条件。
4.“天问三号”要去火星取样，首要目标就是寻找火星生命的痕迹。
5.移民火星需要建立一个可持续的生命支持系统、进一步提升火箭和运输技术、解决通讯延迟等问题，资源的持续维护以及行星保护问题也需要考虑。
作者 |周锦童
编辑 |杨锦
攒钱买飞船票，移民火星，在火星上写下“生于地球，死于火星”的墓志铭……
这件遥不可及却又非常浪漫的事情，或许在不远的将来就可以实现。
倘若马斯克的火星自给自足计划在20年内实现，人类真的移民火星，那丰富的液态水资源一定是必不可少的条件之一。
近日，美国加州大学圣迭戈分校斯克里普斯海洋研究所领导的一项新研究证明，火星除了两极的冰冻水外，仍然拥有大量液态水，这项研究或许将为进一步探索该行星的宜居性以及寻找地外生命奠定基础。
这项研究的意义有哪些？遥远的地壳之下是否蕴藏着生命的痕迹？火星北部曾存在过海洋？目前在火星探测方面取得了哪些突破？离“移民火星”还有多久？带着这些问题，对话了中国地质大学（武汉）地球科学学院教授肖龙。
不算颠覆性研究，但算是一个重要的科学发现
科学家们对火星液态水的探索和研究已经有几十年的历史，最早的发现是通过卫星拍摄的火星表面图像，显示出曾经可能有水流动的地貌特征，比如河道和湖床。后来，探测器在火星表面检测到一些可能是由液态水形成的含水矿物和盐类沉积物。
而现在最新的研究成果，则使用了另外一套方法，雷达探测技术，在火星南极冰盖下方检测到液态水湖的迹象，进一步支持了火星上可能存在地下液态水的观点。
“洞察号”的主要任务是调查火星的地壳、地幔、地核和大气层，它在2022年任务结束前记录了有关火星内部的宝贵信息，研究团队分析了利用火星地震仪采集到的4年的数据，发现在火星靠近赤道的区域，地下10-20km深处存在大量液态水。
肖龙表示，这是一项重要的科学发现，说明火星全球都可能分布有液态水，而且结合以往的研究发现，进一步说明了火星曾经是存在大量液态水的，可能是一个宜居星球，适合生命的产生和生存。同时，液态水的大量存在对认识火星的地质演化历史也非常重要。
不过肖龙认为这项研究还算不上颠覆性的研究，而是验证了深部有液态水的假说，同时对火星生命探索，对建立火星基地、移民火星提供更多的想象空间。
此外，肖龙还对研究方法进行了解读：“团队采用了岩石物理数学模型，与地球上绘制地下蓄水层和油田的模型相同，因为在不同的岩石结构和组成中，地震波的传播速度、反射和折射特性、地震波衰减幅度等都有很好的对应关系，而岩石的孔隙度和含水特性也可以通过建立数学模型计算出来。”
“因此，通过以上地震波特征和变化的分析，科学家们可以推断地下水的可能存在及其分布情况，这种方法在地质勘探、环境科学和水资源管理中具有重要应用价值。”肖龙如是说。
“当然这项研究还需要进一步的验证，因为目前获得的数据只是探测点之下局部区域含水层的位置和含水量，能否推广到火星全球还不好说，所以论文中对火星全球地下水含量的估算，还有待验证，毕竟地下水的分布不一定都是均匀的。”肖龙补充道。
谈及火星地壳之下是否蕴藏着生命的痕迹，肖龙认为，火星地下深处温度适宜，满足生命生存的元素，还能够抵御宇宙射线的辐射等，是最有可能蕴藏生命的区域之一。
火星为什么变成现在这样？目前对火星的了解有多少？
三十亿年前的火星，有着丰富的水源。河流、湖泊、海洋都能成为生命的摇篮，可如今的火星寒冷荒芜，水源枯竭。
我们不免发问，火星为什么会变成现在这样？
“火星早期有磁场，磁场可以保护大气层，形成一种温室效应，让火星表面维持比较温和的状况。但随着时间的推移，火星的磁场逐渐消失，导致大气层被太阳风剥离，大气层变薄后，火星无法维持温暖的气候，最终变得寒冷干燥。”肖龙解释道。
作为火星上的“挖水”人，肖龙和团队重点关注火星水和地质环境的演变，他们曾通过综合分析“祝融号”火星车搭载的多光谱相机（MSCam）获取的科学数据，首次在火星表面发现海洋沉积岩的岩石学证据，证明了火星北部曾经存在过海洋。除了古海洋沉积物的证据外，他们还发现了火星新形成的沙丘上也有液态水循环的证据。
“目前火星是寒冷的，但准确说是没有大面积的液态水存在的，在局部短时间内，少量的液态水循环可能是存在的，而且火星表面的液态水活动历史可能比以往所认为的更长，其中一些盆地具有很好的适合生命形成与保存的条件。”肖龙如是说。
那么目前我们对火星的了解程度是怎样的呢？对此，肖龙表示：“国际上对火星的探测差不多有50次左右，成功了20多次。”
这些探测利用卫星搭载的激光高度计、相机、雷达、火星车以及着陆器等，获得了大量科学数据。
“所以现在宏观的框架已经搭起来了，我们对火星整体的地形、地貌、物质组成、大气成分、磁场等都已经有了基本认识，而且其中很多的探测数据都显示火星曾经有大量液态水的活动，具备形成生命的元素和条件。”肖龙如是说。
不过，大家最关心的话题还是火星上是否形成过生命以及如何探测生命的痕迹。肖龙表示：“我们的‘天问三号’要去火星取样，首要目标就是寻找火星生命的痕迹，这是未来的一个研究方向，也是中美等国家共同关心的第一选题。”
除了这个选题外，火星上也存在着许多重要的科学问题有待探索。比如，火星地质在四十亿年中的演变历史、演化过程、火山活动等，还有气候、水源的演变过程、影响因素等。
此外，如果未来建立火星基地、移民火星的话，对火星的资源利用和评估也必不可少，目前已经有研究团队在做先期研究，对火星土壤成分进行分析，评估潜在的资源利用方法，比如水冰的开采等。
未来移民火星还有很长的路要走
谈及移民火星，肖龙称这是许多人的梦想，哪怕有去无回。不过显然这是一个复杂且庞大的系统工程，从目前情况来看，移民火星还需要很多年的时间，因为技术和设施还不够成熟。
“如何面对火星极端严酷的环境是迫切要解决的问题，我们需要建立一个可持续的生命支持系统，目前科学家们已经提出了一些改造火星环境的设想，包括进行全球的改造和局部改造，但都还没有得到验证。”就他个人而言，肖龙认为局部改造的可能性最大。
此外，火箭和运输技术还需要进一步提升，这样才能安全高效地将人和设备送往火星，毕竟现在往返火星单程就需要半年的时间。
当然通讯延迟的问题也需要解决。火星与地球最远可达4亿公里，通讯延迟大概40多分钟，这种情况下，如果在火星上有紧急事情，像医疗救助等需要与地球进行联系时，就面临很大的挑战。
不仅如此，建立火星基地还需要大量的资源和持续维护，有哪些资源可以就地取材？哪些需要从地球上运过去？去往火星的人数与消耗资源如何平衡？这些都需要大量的试验验证。
“包括利用火星土壤来做砖头、盖房子，修路等，还有开展农作物的种植、动物养殖，通过火星大气获取氧气等都需要进一步验证。”肖龙如是说。
除了上述的问题外，肖龙还提到了另一个问题，那就是行星保护问题。“火星移民不可避免的要对火星产生生态环境的影响，如果火星上有特殊的微生物，它们被带回地球后，可能导致外星生物的入侵，该如何进行防护都需要考虑到。”
虽然实现火星移民还需要大量的研究和技术突破，但肖龙仍然秉持着乐观的态度：“把人送到火星做短暂的居住和停留在不久的将来就会实现，未来也可以修建温室大棚那样的居所，虽然难度很大，但阻挡不了人类对火星的探索。”
