科技日报消息（2011年9月15日）一个由美国宇航局（NASA）领衔的研究小组运用业已成熟的雷达探深技术来开发火星地下，并且也用于为地球沙漠下深埋的淡水含水层测绘高分辨率的地图；这是空中探空雷达首次运用于测绘含水层。
这项研究也许能帮助科学家们更好地定位与测绘地球沙漠含水层，了解目前与过去的地球沙漠的水文条件，并且评估气候变化对他们产生了怎样的影响。沙漠覆盖了大约20%的地球表面积，包括阿拉伯半岛、北非、西亚与中亚和美国西南部等地人口密集区。
位于加利福利亚州帕萨迪纳的美国宇航局推进技术实验室的科学家爱萨姆·汉吉领衔了一个国际性的研究组。为绘制干旱环境下含水层的深度与范围，最近他们抵达了科威特北部地区。研究组使用的正是空中探空雷达的雏形。帕萨迪纳的加州理工学院和法国巴黎的环球地质研究所提供了这个40兆赫的低频探测雷达。汉吉的研究组是由科威特市的科威特科学研究所（KISR）人员组成。
在两周的时间里，研究组成员驾驶着一架装备着雷达的直升机在12个低空通道（1,000 英尺 or 305 米）中飞行。他们穿过了著名的淡水含水层，探测沙漠地下深至66英尺至213英尺（20至65米）的地下水位。研究者们成功地证明了该雷达能定位地下含水层，探测不同深度的水位位置，并且能识别含水层中水流入与流出的区域。
“这次演示是关键性的第一步，它很可能会引导大规模的含水层测绘活动，不仅增强了我们为地下水定量的能力，而且能帮助水资源管理者们更准确地凿井。”KISR水资源司主任穆罕默德·吕·拉希德说道。
雷达对地下的岩石、沉积物和水饱和的土壤的电气特性变化很敏感。水饱和的地区反光性很好，会映照在低频雷达信号中。雷达的回声探索了砾石与泥沙的厚厚混合物，他们位于地下水位的上层，覆盖了科威特北部沙漠的绝大部分。
研究组制作了地下截面的高分辨率图像，展示了所研究的两处含水层的地下水淡水水位变化情况。KISR进行的地面测量验证了雷达探测的结果。
“这项研究会帮助科学家们更好地了解地球化石的含水层系统，目前关于该系统的大致数量、产生与分布状况还几乎未知。”汉吉说道，“很多关于地球沙漠气候变化的证据都隐藏在地下，且表现在地下水中。运用这项技术绘制沙漠含水层地图，我们可以检测到古老地质活动沉积的地层，同时能追溯几千年前、当许多今天的沙漠还是潮湿一片时的气候条件。”
汉吉说，近期绝大多数针对全球变暖的观察活动、科学兴趣和数据分析都集中在两极地区与森林区，他们为大规模的环境变化提供了直接的、可测量的证据。而占有地球上大部分面积的干旱半干旱环境地区，研究力度仍然不够。但是，水份的缺乏与盐含量，降雨量的变化，山洪，含水层的高频度开采和沙漠地区的扩大等都是气候变化的证据，人类活动也同样在影响这些干旱半干旱地域。
空中探空雷达的雏形与两种火星轨道航天器的仪表拥有相似的特征：在欧洲航天局“火星快车”上的火星地下和电离层探测开拓雷达（MARSIS），与在美国宇航局的火星勘测轨道飞行器上的歇罗雷达（SHARAD）。MARSIS由JPL与意大利航天中心共同研发，探测火星地下深达1.9英里（3千米）的沉积物与地极冰层。SHARAD，也由意大利航天中心研发，会在最初几百英尺的火星地壳上寻找液体或冰冻的水，并会探测火星的极冠。两种仪器都在火星地下发现了冰地痕迹，但尚未发现液体的水迹。科威特方面的研究结果或许会导致对两种仪器收集的数据的重新解释。
这项研究延续了JPL科学家们的前期工作。他们探测了用较高频率的合成孔径雷达仪器探测了撒哈拉沙漠地下，该雷达曾在1981年、1984年与1994年的三次航天飞机飞行任务中服役。这项工作定位了浅层排水网络和大型干旱盆地，证明撒哈拉沙漠在其近期的地质历史中曾经有过丰富的地表水活动。科威特业已完善的浅水含水层的地图与平坦的地表为研究组提供了一个理想的探测地点。极度干旱，就像科威特地区目前的状况，是雷达波穿透地面并反射其下饱和水层的必要条件。科威特地形平坦、无线电噪音小野减少了干扰，促进了雷达信号的回报。
“这项研究成果为在极度干旱地区，如撒哈拉与阿拉伯半岛，进行空中含水层测绘活动铺平了道路；也可运用于将来可能出现的通过卫星绘制地球沙漠含水层的任务这项设计理念。”在美国宇航局华盛顿总部，地质影像和机载仪器技术的过渡计划的项目主任克雷格·多布森说道。这项工作是地下干旱轨道与冰盖探测器（OASIS）的探路者，OASIS是由NASA设计的一项航天任务理念，它致力于在地球绝大多数干旱地区绘制浅水含水层、测量冰盖的容量、厚度和基础地形与放电率。
该项研究由加州理工学院的凯克空间研究所与KISR共同出资。科威特空军警察为飞行测试提供了技术支持。位于帕萨迪纳的加州理工学院喷气推进实验室属美国宇航局管辖。
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