新的雷达技术让科学家能够探测地球上看不见的冰盖区域和冰冷的世界

德克萨斯大学地球物理研究所 (UTIG) 的科学家开发了一种雷达技术，可以对冰盖上部几英尺内的隐藏特征进行成像。该技术背后的研究人员表示，它可用于研究地球上融化的冰川，以及探测木星卫星木卫二上潜在的宜居环境。

冰盖的近地表层很难用机载或卫星探冰雷达进行研究，因为许多具有科学意义的东西都发生在离地表太近的地方，无法准确成像。这使得科学家只能依赖只能提供有限覆盖范围的地面仪器，或者提取冰芯——这是一项困难且耗时的操作，目前在其他行星上无法完成。

新的雷达技术结合了两种不同的雷达带宽，并寻找差异作为提高分辨率的一种方式。由于这些仪器是由飞机或卫星携带的，科学家可以快速调查大片的冰层。

为了测试这项新技术，研究小组在加拿大北极地区的德文郡冰盖上空进行了雷达勘测，绘制了靠近地表的板状不渗透冰层的地图。进一步的分析表明，冰层正在将冰盖积雪表面的表面融化重新引导到下坡的水道中。该研究于 2023 年 5 月发表在《冰冻圈》杂志上。

发明该技术的德克萨斯大学杰克逊地球科学学院研究生克里斯蒂安·陈表示，这项研究关于冰板层的发现可以帮助科学家预测冰盖的未来及其对海平面上升的影响。

“如果只有相对较薄的冰层，那么冰层(积雪的表面层)就有能力吸收和保留表面融水，”陈说。“但如果这些不可渗透的板块广泛分布，那么地表融化对海平面上升的影响就会增强。”

夏季，冰盖表面融化是正常现象。随着前一个冬天的雪层变暖，融水会下沉并在雪中更深的地方重新冻结，形成薄薄的冰层。

然而，德文郡冰盖上的大部分冰层比预期要厚得多，有些冰层在数英里内形成了 16 英尺厚的冰块。这使得它们能够非常有效地改变融水的方向，研究人员在将最厚的冰块的位置与融水河流的位置进行匹配时证实了这一点。

陈说，这些发现证明了科学家可以利用新技术实现什么目标。

“我们使用机载雷达来寻找德文郡冰帽上的冰块，但同样的情况也适用于在木星的卫星欧罗巴等冰雪覆盖的‘海洋’世界中用轨道雷达探测层，”他说。

Chan 是由高级研究科学家 Don Blankenship 领导的 UTIG 小组的成员，该小组正在开发一种名为 REASON 的雷达仪器，该仪器将于 2024 年在 NASA 的 Europa Clipper 上发射。随着欧洲航天局今年发射的一艘航天器，科学家们很快将拥有两台探冰雷达仪器来调查木星的卫星木卫二和木卫三。两种雷达系统都与陈的技术兼容。

借助新技术，科学家将能够窥视冰壳的上部几英尺，在那里他们可能会发现冰冻盐水、低温火山遗迹，甚至羽流沉降物沉积物。合著者西里尔·格里马 (Cyril Grima) 是 UTIG 的研究员，也是 REASON 团队的成员，他说，所有这些要么是潜在的栖息地，要么是有关地下宜居环境的线索。

格里马说：“克里斯蒂安让我们能够看到地表下方隐藏部分的事物，未来的着陆器可能会接触到这些东西。” “这确实提高了这些雷达的侦察能力。”

该研究得到了UTIG 的NASA 德克萨斯太空资助联盟和 G. Unger Vetlesen 基金会的支持。UTIG 是 UT 杰克逊地球科学学院的一个研究单位。