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火星早年拥有海洋

文章出处:责任编辑:作者:人气:-发表时间:2022-12-05 14:42:00【

 30年前,流星猎人在南极冰原发现了一块火星岩石。2014年1月和2月,加利福尼亚大学圣地亚哥分校、美国宇航局和史密森尼学会的科学家对这块岩石的最新分析揭示了数十亿年前的火星气候记录。他们报告了陨石中所含矿物的详细证据数据,证据表明,当时火星表面似乎被水冲刷,火星上曾经形成的生命可能在当时就已经出现。

加州大学圣地亚哥分校的项目科学家、该报告的主要作者罗宾娜·沙欣(Robina Shahin)表示:“陨石中的矿物捕捉到了火星古老的化学特征,以及水与大气相互作用的全貌。”

这颗13000年前掉到地上的令人不快的石头看起来像一个历史悠久的土豆。它是人类拥有的最古老的火星陨石。它是40亿年前火山喷发产生的一大块凝固岩浆。科学家称之为ALH84001。从那时起,一些液体(可能是水)从岩石的孔隙中渗透出来,一些小颗粒沉积在碳酸盐和其他矿物中。

碳酸盐之间的细微差别取决于其中碳原子和氧原子的来源。碳和氧都有较重和较轻的变体,也称为同位素。同位素相对频率形成的化学性质可以通过详细分析和精确测量来确定。

火星大气的主要成分是二氧化碳,但也含有一些臭氧。25年前,加州大学圣地亚哥分校的化学教授马克·蒂曼斯和他的同事首次描述了物理和化学现象,表明富含重同位素的臭氧中氧同位素的平衡非常奇怪。

沙欣说:“当臭氧与大气中的二氧化碳发生反应时,臭氧会将其同位素的奇怪性质转移到新分子上。”作为海德堡大学的博士生,她研究了氧同位素的交换过程。当二氧化碳与水反应生成碳酸盐时,同位素的性质得以保留。

碳酸盐中同位素的奇异程度反映了其形成过程中水和臭氧的数量。这是一个有39亿年历史的稳定矿物气候记录。水越多,奇怪的臭氧信号就越弱。

研究小组在陨石中的碳酸盐中发现了一个明显的臭氧信号,这表明当时火星上有水,但不太可能有巨大的海洋。然而,仍有可能证明早期火星表面存在较小的海洋。

“对同一样本中碳同位素的同步测量也有了新的发现,这意味着陨石中的不同矿物有自己独立的来源。”沙欣说,“这些矿物向我们展示了火星大气中二氧化碳的化学成分和同位素组成。”

尽管该结构的生物学起源已经被放弃,但一些科学家认为,陨石ALH84001中存在的碳酸盐管是微生物生命的可能证据。2014年2月16日,NASA宣布了“好奇号”发现的甲烷形式的火星生命存在的另一个潜在证据。生物通过吸收矿物质从而沉积碳酸盐来建造骨骼,但研究团队对矿物质的检测并非如此。沙欣说:“我们发现的碳酸盐并非来自生物,但内部异常的氧同位素告诉我们这是非生物碳酸盐。”

通过使用多种方法来检测同位素,化学家发现碳酸盐中只含有微量的碳-13,而氧-18含量丰富。也就是说,在火星大撞击期间,大气中的碳-13含量比现在低得多。

火星大气的大量流失可能导致碳和氧同位素的相对频率发生变化。一般来说,行星冷表面的液态水流需要更厚的大气层。“我们对太阳系中最早的氧气-水系统有了更深入、更具体的了解。”蒂蒙斯说,“现在的问题是,地球和火星是什么时候开始有水的?火星上的水在哪里?我们取得了巨大的进步,但仍有许多未解之谜。”