如果人类想要建立火星基地，应该如何选址呢？与地球选址类似，火星基地最好也位于水源附近。水不仅对维系生命至关重要，还是农业生产和宇航员制造往返地球所需的火箭推进剂的必要资源。然而，将大量水运送到火星既昂贵又危险。因此，自2015年起，美国宇航局（NASA）就开始邀请科学家和工程师识别火星地表的水冰沉积物。
《自然?天文学》杂志当地时间2月8日发文称，美国行星科学研究所（PSI）和NASA喷气推进实验室（JPL）等机构结合火星奥德赛号、火星勘测轨道飞行器和火星全球探测器20年来采集的数据，绘制了一幅全面的火星水冰分布地图（SWIM项目），详细描述了火星北半球最可能/最不可能发现水冰的地区信息。
“对人类探险者而言，下一个火星探索前沿是深入地表之下，寻找微生物生命迹象。”研究人员Richard Davis说，“为此，我们需要绘制新的地下冰层地图。这既有利于科学发现，还有助于为宇航员提供当地资源。”
火星上最有可能获取地下冰的地方在哪里？大多数科学家会指向火星北半球极地区域，包括阿卡迪亚平原（Arcadia Planitia）和德特罗尼鲁斯门萨（Deuteronilus Mensae）的冰川山谷。这意味着，航天器需要在真正的中间地带着陆——介于找到水冰几率最大的两极地区和最温暖的赤道之间。北部中纬度地区为着陆提供了良好的海拔高度。海拔越低，航天器在降落时利用火星大气摩擦力减速的机会就越多。这对于重型载人着陆器来说尤其重要，因为火星大气层密度仅为地球大气层密度的1%，进入火星的航天器受到的阻力小得多。
来自JPL的项目负责人Sydney Do表示：“NASA希望SWIM项目组在尽可能靠近赤道的地区找到地下冰。”但是，要弄清楚火星某个地区的地表之下是否隐藏着冰层并不简单，因为SWIM项目使用的仪器数据集都无法直接测定冰层。PSI研究人员Gareth Morgan表示：“我们很难将这些数据集结合，因为它们之间的差异太大了。因此，我们必须评估冰信号的一致性。如果五个数据集都指示了冰的存在，我们就成功了。”
虽然不同数据集并不总能完美匹配，但它们往往能够互补。例如，目前使用的雷达探测区域有限，轨道飞行器的中子能谱仪也只能测量土壤最上层的氢元素，但高分辨率照片能提供补充性证据，完善雷达和其他遥感指标。
当火星专家们在仔细研究新的地下冰地图时，NASA已经开始考虑下一步的工作方向了。首先，通过向火星发送新的雷达任务，可以解决现有数据的盲点。未来以近地表为目标的雷达任务还能够提供更多关于岩石、灰尘层和冰层上其他物质的混合情况。此外，在火星的极端环境条件下，工程师们也需要设计专用工具来挖掘、钻取水-冰沉积物。
研究人员表示，2020年的绘图项目有望帮助人类将完成火星任务的时间提前至2030年。
科界原创
编译：雷鑫宇
审稿：西莫
责编：陈之涵
期刊来源：《自然?天文学》
期刊编号：2397-3366
原文链接：
https://phys.org/news/2021-02-future-astronauts-mars.html
版权声明：本文由科界平台原创编译，中文内容仅供参考，一切内容以英文原版为准。转载请注明来源科技工作者之家—科界App。
