這幅火星地圖上的藍色區域是美國國家航空航天局（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--地下水冰繪圖項目的一部分--來決定第一批踏上紅色星球的宇航員應該在哪裡着陸。該地圖可以幫助美國宇航局決定首批宇航員在紅色星球的着陸地點。可用的水越多，任務需要攜帶的水就越少。
對于第一批踏上火星的人來說，地下埋藏的冰将是至關重要的資源，可以作為飲用水和火箭燃料的關鍵成分。但它也将是一個重要的科學目标： 宇航員或機器人有朝一日可以像科學家在地球上一樣鑽取冰芯，揭開火星的氣候曆史，探索微生物生命的潛在栖息地（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米）範圍内的水冰的可能分布情況，代表了SWIM項目的最新資料。埋藏的冰将是火星宇航員的重要資源，可作為飲用水和火箭燃料的關鍵成分。圖檔來源：NASA/JPL-Caltech/PSI
火星不穩定的水狀況
之是以需要尋找地表下的冰，是因為液态水在火星表面并不穩定： 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幹冰--但這些地區太冷，宇航員（或機器人）無法長期生存。
這就是由美國國家航空航天局（NASA）資助的地下水冰繪圖項目的由來。SWIM項目最近釋出了第四套地圖，這是自2017年項目啟動以來最詳細的一套地圖。
SWIM項目由亞利桑那州圖森市行星科學研究所牽頭，由美國宇航局南加州噴氣推進實驗室（JPL）管理，彙集了美國宇航局多項任務的資料，包括火星勘測軌道器（MRO）、2001年火星奧德賽号和現已停止活動的火星全球勘測器。利用這些資料集，科學家們确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。
這張圖檔中心的露冰撞擊坑就是科學家在繪制未來宇航員登陸火星的地點時所尋找的一個例子。這是美國國家航空航天局（NASA）資助繪制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
這些航天器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。理想的宇航員着陸點應該是這一地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，以確定宇航員在冰雪地區能享受到最溫暖的溫度。
JPL的SWIM項目經理悉尼-杜（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。為宇航員及其輔助裝置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宇航員正在鑽探火星地下。該機構繪制的新地圖顯示了未來宇航員最容易接觸到冰的地方。資料來源：美國國家航空航天局
增強繪圖過程
以前的地圖疊代依賴于低分辨率成像儀、雷達、熱成像儀和光譜儀，所有這些都能暗示埋藏的冰，但不能完全确認冰的存在或數量。在繪制最新的 SWIM 地圖時，科學家們依靠了 MRO 上的兩台更高分辨率的相機。背景相機的資料被用來進一步完善北半球地圖，而高分辨率成像科學實驗（HiRISE）的資料則首次被納入其中，以提供盡可能靠近赤道的冰邊界線的最詳細視角。
科學家們通常使用 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 米），不過在 2022 年，HiRISE 拍攝到了一個 492 英尺寬（150 米寬）的撞擊坑，揭示了隐藏在地表下的冰礦。
從美國宇航局火星勘測軌道飛行器上的高分辨率成像科學實驗（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。該隕石坑于 2021 年 12 月 24 日由一顆流星體在 Amazonis Planitia 地區撞擊形成。圖檔來源：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确存在的位置。我們可以利用這些地點來檢驗我們的繪圖方法是否正确。"
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緻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，再次表明這些地方的地表下隐藏着更多的冰。
科學家們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 項目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并不一緻；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随時間演變的模型，使一些地區的冰沉積量較大，而另一些地區的冰沉積量較小。"
SWIM的科學家們希望這個項目能為拟議中的火星冰成像儀任務奠定基礎--這個軌道飛行器将配備一個專門設計的大功率雷達，用于搜尋HiRISE已經确認存在的冰層以外的近地表冰層。