說起地球的南極和北極，大家的腦海中立刻就會浮現冰天雪地、白雪皚皚的畫麵。那麼

，地球的鄰居——火星，也就是鋼鐵俠馬斯克口中說要移民的星球，它的南北極又是怎樣的呢?會不會也是冰天雪地的壯麗模樣?

　　地球南北極(圖片來源：NASA)

　　初見火星兩極

　　17世紀末，荷蘭天文學家惠更斯利用自己設計的精密望遠鏡
，首次發現火星南北極都擁有一個巨大的“白斑”，像xiang是shi戴dai著zhe白bai色se的de帽mao子zi。雖sui然ran這zhe位wei天tian文wen大da家jia當dang時shi到dao底di看kan到dao的de是shi什shen麼me樣yang的de景jing象xiang我wo們men不bu得de而er知zhi
，但dan後hou來lai人ren類lei通tong過guo努nu力li，拍pai到dao了le紅hong色se星xing球qiu戴dai著zhe白bai色se帽mao子zi的de“證件照”。

　　地球和火星都戴著白色帽子(圖片來源：NASA)

　　對比發現，地球和火星都戴著白色帽子。帽子，在古代也稱為“冠”。我們中國人給火星兩極的“帽子”起了個文雅的名字——“極冠”，西方英文則是“Martian polar ice cap”。

　　近觀火星極冠

　　我wo們men可ke以yi看kan到dao，火huo星xing南nan北bei兩liang極ji被bei厚hou厚hou的de白bai色se物wu質zhi所suo覆fu蓋gai
，白bai色se物wu質zhi與yu紅hong棕zong色se地di區qu有you鮮xian明ming的de對dui比bi，還hai可ke以yi觀guan測ce到dao強qiang風feng和he暴bao風feng雨yu的de痕hen跡ji。這zhe樣yang的de場chang景jing
，讓rang我wo們men不bu禁jin聯lian想xiang到dao地di球qiu南nan北bei兩liang極ji的de冰bing天tian雪xue地di。有you時shi候hou，火huo星xing上shang還hai會hui有you白bai雲yun出chu現xian
，遮zhe掩yan火huo星xing表biao麵mian的de地di質zhi特te征zheng，使shi人ren類lei火huo星xing軌gui道dao探tan測ce器qi無wu法fa拍pai攝she清qing楚chu。

　　火星兩極極冠(圖片來源：NASA)

　　2006年火星北極極冠照片(圖片來源：ESA)

　　神秘的白色物質

　　看起來像帽子又像拿鐵上拉花的白色物質到底是什麼?先人們尋找答案的腳步從未停歇。18世紀末，英國科學家斯托尼就曾設想白色物質是固體二氧化碳
，即我們俗稱的“幹冰”。到了20世shi紀ji中zhong葉ye，天tian文wen學xue家jia柯ke伊yi伯bo使shi用yong分fen光guang技ji術shu觀guan測ce
，推tui測ce白bai色se物wu質zhi是shi水shui冰bing而er不bu是shi幹gan冰bing。受shou當dang時shi科ke學xue技ji術shu所suo限xian，斯si托tuo尼ni和he柯ke伊yi伯bo也ye隻zhi能neng停ting留liu在zai猜cai測ce的de階jie段duan。

　　直到人造探測器對火星進行了多次探測，人類才正式確認極冠中含有85%的二氧化碳幹冰和15%左右的水冰。這是對火星認識的巨大進步
，也是對先人科學假想的證據回應。

　　極冠含有水冰和二氧化碳幹冰(圖片來源：Science)

　　隨季節變化的火星極冠

　　火星探測器傳回的照片顯示，火星表麵大部分地區都是砂石林立、塵土飛揚的幹燥荒蕪世界，那麼兩極極冠是如何形成的呢?

　　依照地球上的生活經驗，看到白雪皚皚
、冰天雪地的冰凍世界第一感受當然是“冷”了。作為地球“姊妹星”的火星，也像地球一樣，有冬夏輪回。火星與太陽的距離比地球遠，表麵平均溫度比地球低
，平均溫度約-60℃，兩極的溫度甚至更低，這使得火星兩極主要由水冰和幹冰組成的物質永久存在。

　　火星極冠會不會隨季節而變化?早在20多(duo)年(nian)前(qian)，人(ren)類(lei)就(jiu)已(yi)經(jing)利(li)用(yong)哈(ha)勃(bo)望(wang)遠(yuan)鏡(jing)觀(guan)測(ce)到(dao)火(huo)星(xing)極(ji)冠(guan)的(de)變(bian)化(hua)了(le)。地(di)球(qiu)上(shang)有(you)一(yi)年(nian)四(si)季(ji)的(de)變(bian)化(hua)
，火(huo)星(xing)也(ye)一(yi)樣(yang)
，北(bei)極(ji)極(ji)冠(guan)在(zai)每(mei)年(nian)火(huo)星(xing)的(de)夏(xia)天(tian)會(hui)蒸(zheng)發(fa)掉(diao)約(yue)1米的幹冰層，而火星南極的幹冰層厚度約8米(mi)，在(zai)整(zheng)個(ge)夏(xia)季(ji)來(lai)不(bu)及(ji)全(quan)部(bu)蒸(zheng)發(fa)。這(zhe)就(jiu)導(dao)致(zhi)火(huo)星(xing)極(ji)冠(guan)每(mei)年(nian)都(dou)會(hui)發(fa)生(sheng)變(bian)化(hua)，與(yu)地(di)球(qiu)南(nan)北(bei)極(ji)冰(bing)雪(xue)變(bian)化(hua)類(lei)似(si)
，夏(xia)天(tian)溫(wen)度(du)高(gao)的(de)時(shi)候(hou)
，冰(bing)雪(xue)融(rong)化(hua)，極(ji)冠(guan)範(fan)圍(wei)就(jiu)會(hui)縮(suo)小(xiao)，而(er)一(yi)到(dao)冬(dong)季(ji)
，由(you)於(yu)氣(qi)溫(wen)下(xia)降(jiang)，大(da)氣(qi)中(zhong)的(de)二(er)氧(yang)化(hua)碳(tan)開(kai)始(shi)凝(ning)華(hua)，極(ji)冠(guan)範(fan)圍(wei)隨(sui)之(zhi)變(bian)大(da)。水(shui)和(he)二(er)氧(yang)化(hua)碳(tan)憑(ping)借(jie)升(sheng)華(hua)與(yu)凝(ning)結(jie)往(wang)返(fan)於(yu)極(ji)冠(guan)與(yu)大(da)氣(qi)之(zhi)間(jian)，構(gou)成(cheng)了(le)現(xian)今(jin)火(huo)星(xing)氣(qi)候(hou)重(zhong)要(yao)的(de)一(yi)環(huan)。

　　望遠鏡觀測到的火星北極極冠變化圖(圖片來源：美國亞利桑那大學)

　　極冠不僅蘊含液態水湖，還有隕石坑冰湖

　　不論水冰或是幹冰，難道極冠就隻有固態“冰”嗎?早在2018年，意大利科學家奧羅塞(R.Orosei)團隊就利用“火星快車號”(Mars Express)軌道器上的雷達數據

，發現火星南極極冠下麵1.5千米處存在20千米寬的液態水體。而就在2020年9月28日，借助該軌道器上新的雷達數據，意大利行星科學家勞洛(S.E. Lauro)團隊最新發現南極烏爾蒂馬斷崖群(Ultimi Scopuli)下麵有3個液態水體，其中最大的水體長約20千米×30千米。這是人類火星探索之旅的重大發現——原來火星上不是肉眼看到的幹燥荒蕪!

　　除了地下層蘊含液態水體外
，在火星北極地區大奧林匹亞·昂達沙丘場的南部，有個保持完好的隕石坑——科羅列夫(Korolev)隕石坑。該隕石坑底部位於其邊緣下方兩公裏處，包圍著一個約1.8千米厚的圓頂狀沉積物，是水冰和幹冰的合物。冰上的空氣在冷卻後比周圍的空氣重
，因此科羅列夫隕石坑內的“冰”永久穩定存在。由於空氣是熱的不良導體，因此水冰層可以有效地避免被加熱和升華。

　　隕石坑冰湖(利用數字地形模型和“火星快車號”探測數據合成製作)(圖片來源：ESA)

　　
　　地球上，水是生命之源，是人類生存的寶藏。

　　火星上
，水冰資源的發現無疑令人欣喜。

　　人類正派出火星探測器奔向太空
、開往火星，期待這些“先鋒們”挖掘出更多“寶藏”，獲取更多發現!