12 月 4 日訊息，作為北亞利桑那大學和約翰霍普金斯大學合作者團隊的一員，北亞利桑那大學博士生 Ari Koeppel 最近發現，火星上一個名為 Arabia Terra 的地區曾經存在水。

▲ 這張圖片展示了 Arabia Terra 的幾個火山口，這些火山口布滿了分層的岩石，通常暴露在圓形的小丘中。這張圖片是由美國宇航局火星勘測軌道器上的相機拍攝的。資料來源：NASA/JPL-Caltech/亞利桑那大學

Arabia Terra 位於火星的北部，1879 年由義大利天文學家喬瓦尼-希亞帕雷利（Giovanni Schiaparelli）命名，這片古老的土地的面積比歐洲大陸略大。Arabia Terra 包含火山口、峽谷，以及美麗的岩石帶，讓人聯想到沙漠或荒地的沉積岩層。

這些岩石層以及它們是如何形成的，是 Koeppel 和他的導師，北亞利桑那大學天文學和行星科學系的副教授 Christopher Edwards，以及 Andrew Annex、Kevin Lewis 和約翰霍普金斯大學的本科生 Gabriel Carrillo 的研究重點。他們的研究題為“火星上轉瞬即逝的水的脆弱記錄”，由 NASA 火星資料分析計劃資助，最近發表在《地質學》雜誌上。

“我們特別感興趣的是利用火星表面的岩石來更好地瞭解 30 到 40 億年前的環境，以及是否可能存在適合火星表面生命的氣候條件，”Koeppel 說，“我們對是否有穩定的水，有多長時間可能有穩定的水，大氣可能是什麼樣的，以及表面的溫度可能是什麼樣的感興趣。”

▲ 為了支援他們的火星研究，Koeppel（左）和 Edwards（右）在亞利桑那州 Flagstaff 附近的一個煤渣場進行了一項模擬研究。在弗拉格斯塔夫的研究地點，他們在野外收集資料，並與無人機收集的資料進行比較，模擬衛星影象。資料來源：北亞利桑那大學

為了更好地瞭解產生岩層的原因，科學家們關注熱慣性，它定義了一種材料改變溫度的能力。顆粒小而鬆散的沙子會迅速獲得和失去熱量，而堅固的巨石則會在天黑後長時間保持溫暖。通過觀察表面溫度，他們能夠確定他們研究區域內岩石的物理特性。他們可以分辨，當一個材料即使看起來是固體時，是否是鬆散的並被侵蝕掉了。

為了完成這項研究，Koeppel 使用了軌道衛星上的遙感儀器。“就像地球上的地質學家一樣，我們觀察岩石，試圖講述過去環境的故事，”Koeppel 說，“在火星上，我們的侷限性更大一些。我們不能直接去收集岩石樣本，我們相當依賴衛星資料

通過使用這些遠端收集的資料進行的一系列調查，他們研究了熱慣性，加上侵蝕的證據，隕石坑的狀況以及存在哪些礦物。

Koeppel 說：“我們發現這些沉積物的粘性比大家以前認為的要小得多，這表明這種環境只可能在很短的時間內有水。我們通常認為，在更多的時間裡有更多的水意味著有更大的機會在那裡存在過生命。但是對我們來說，這實際上是非常有趣的，因為它帶來了一整套新的問題。有什麼條件可以讓那裡有短暫的水？會不會有冰川迅速融化，爆發出巨大的洪水？會不會有一個地下水系統，只在短暫的時間內從地下滲出，然後又沉入地下？”

瞭解到，Koeppel 的大學生涯是從工程和物理學開始的，但在紐約城市學院獲得碩士學位時轉而研究地質科學。他來到北亞利桑那大學，與 Edwards 一起工作。

“我進入行星科學領域是因為我對探索地球以外的世界感到興奮。宇宙大得驚人，甚至火星也只是冰山一角，”Koeppel 說，“但是我們研究火星已經有幾十年了，在這一點上，我們有大量的資料積累。我們開始在與我們能夠研究地球的方式相當的水平上研究它，對於火星科學來說，這是一個真正令人興奮的時刻。”