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好奇号火星车的车轮碾压下 牛津学者发现火星曾经温暖的重要线索

时间:2019-03-24 03:33:48

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好奇号火星车的车轮碾压下 牛津学者发现火星曾经温暖的重要线索

今天干涸的红色星球在人类眼里埋藏着一大堆的秘密,在它的青年时期,火星显然是一个非常不同的地方,曾经液态水充满了海洋和湖泊,但除了想知道是否有什么生命曾经把火星作为家园之外,弄清楚红色星球如何变得足够温暖以至解冻所有的冰让生命生存也是一件大事。

有证据表明可能没有足够的二氧化碳来温暖早期火星的温室,让水温达到冰点之上。那么有没有其他气体导致升温呢?一种简单的可能就是氢气。虽然像这样的双原子分子通常不是温室气体,但氢气同其他分子反应的瞬间会吸收一些红外辐射。而且它也可以与二氧化碳反应释放出甲烷,我们知道甲烷也是一种有效的温室气体。

但火星上有氢气来源吗?牛津大学的尼古拉斯·托斯卡领导的一个小组对好奇号火星探测车的车轮下方产生了非常浓厚的兴趣,他们决定跟踪研究车轮下方的物质, 这是一种典型的湖底沉积物中的磁铁矿石。磁铁矿石会在泥浆中形成,并且该过程可以产生氢气。

研究人员对于可能是古老湖底的化学物质进行了试验。周围是数吨的玄武岩岩石,它们遇到水的化学反应将反映出岩石中的铁,镁和二氧化硅。鉴于更高的pH值和缺氧,研究人员测量了一种氢氧化铁矿物的沉淀,这些矿物质会在几天内变成磁铁矿石。当化学反应发生时,会在周围的水中产生一些氢气。

然而多次重复试实验,大量的二氧化碳带来一个潜在的问题,它使水更呈酸性。这导致铁优先和溶解的二氧化碳反应,形成一个很好的碳酸盐矿物。所以火星上氢气产生过程,可能需要有另外东西的来改变酸碱值来实现。在这里,研究人员转向计算机模拟。他们的想法是,湖中的水可能会遇到来自玄武岩的地下水。地下水中的玄武岩失去了所有二氧化碳,并通过与岩石反应达到高pH值。而湖水中包含二氧化碳,渗透到湖底的地下水将会和湖底的泥浆有趣地混合在一起,于是产生了不同的化学反应。

模拟表明,这种混合物可以触发磁铁矿石的形成,以及氢气的产生。基于这种合理的地下水流动解释,该模型产生的磁铁矿与好奇号车轮下千年历史的岩石中的磁铁矿一样多。更重要的是,如果所有火星的赤道湖都能做到这一点,就会释放出足够的氢气来将气候推到冰点以上。

基于以上研究,研究人员复原了火星上的场景:赤道附近的低海拔地区将是最温暖的地方,偶尔会有液态水。如果有一场小型的变暖事件发生,就会使周围高地的冰融化,那么地下水就会流向湖泊。一旦发生这种情况,湖底泥浆中的磁铁矿反应可能释放出氢气,导致温暖程度更大,并在更广阔的的火星地区保持高于冰点的温度。如果氢气在大气中的损失(以及甲烷与大气的反应)超过了湖泊中氢气的产生,那么温暖的时期就会结束。

研究人员表示,这种情况与好奇号火星探测器发现的所有证据相符,所以它至少是这个谜团的部分合理解释。他们还注意到周围环境的氢气可以提供一些与地球上早期生命生存所需相同的成分,对于那些对火星上曾经存在生命抱有希望的人来说,这是一个诱人的想法。幸运的是,我们正试图在红色星球上占有一席之地,而科学家正试图在火星车轮的轨迹中寻找更多有价值的线索。

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