美国国家航空航天局：火星如何变得不适宜居住的新见解

这是艺术家对早期火星表面有液态水（蓝色区域）的概念。火星上的古代地区有丰富的水的迹象，比如类似山谷和三角洲的特征，以及只有在液态水存在的情况下才能形成的矿物质。科学家们认为，数十亿年前，火星的大气层密度大得多，温度高得足以形成河流、湖泊，甚至可能形成海洋。随着地球冷却并失去其全球磁场，太阳风和太阳风暴侵蚀了地球大气层的大量空间，使火星变成了我们今天看到的寒冷干旱的沙漠。图像：uux.cn/NASA/MAVEN/月球与行星研究所

（神秘的地球uux.cn）据美国宇航局（wasteigerwald）：美国国家航空航天局的好奇号火星车目前正在探索火星上的盖尔陨石坑，它提供了关于古代火星气候如何从潜在的适合生命生存的新细节——有证据表明火星表面存在广泛的液态水——到我们所知的不适合地球生命生存的表面。

尽管今天火星表面寒冷，对生命充满敌意，但美国国家航空航天局在火星的机器人探险家正在寻找线索，以确定它在遥远的过去是否可能支持生命。研究人员使用好奇号上的仪器测量了盖尔陨石坑中发现的富碳矿物（碳酸盐）的同位素组成，并发现了关于这颗红色星球古老气候如何转变的新见解。

美国国家航空航天局位于马里兰州格林贝尔特的戈达德太空飞行中心的David Burtt说：“这些碳酸盐的同位素值指向极端的蒸发量，表明这些碳酸盐可能是在只能支持瞬态液态水的气候中形成的。”他是10月7日发表在《美国国家科学院院刊》上的一篇描述这项研究的论文的主要作者。“我们的样本与火星表面有生命（生物圈）的古代环境不一致，尽管这并不排除在这些碳酸盐形成之前开始和结束的地下生物圈或地表生物圈的可能性。”

同位素是具有不同质量的元素的变体。随着水的蒸发，轻碳和氧更有可能逃逸到大气中，而重碳和氧则更频繁地被留下，积累成更高的丰度，在这种情况下，最终被纳入碳酸盐岩中。科学家们对碳酸盐感兴趣，因为它们被证明有能力作为气候记录。这些矿物质可以保留其形成环境的特征，包括水的温度和酸度，以及水和大气的成分。

本文提出了盖尔碳酸盐岩的两种形成机制。在第一种情况下，碳酸盐是在盖尔陨石坑内通过一系列干湿循环形成的。在第二种情况下，碳酸盐是在盖尔陨石坑的寒冷结冰（低温）条件下在非常咸的水中形成的。

该论文的合著者、美国国家航空航天局戈达德的詹妮弗·斯特恩说：“这些形成机制代表了两种不同的气候制度，可能会呈现不同的宜居性情景。”。“干湿循环将表明更适合居住和不适合居住的环境之间的交替，而火星中纬度的低温将表明不适合居住，大多数水被锁在冰中，无法用于化学或生物学，那里的水非常咸，对生命来说非常不适。”

这些古代火星的气候情景之前已经提出，基于某些矿物的存在、全球尺度建模和岩层的识别。这一结果是首次从岩石样本中添加同位素证据来支持这些情景。

火星碳酸盐中的重同位素值明显高于地球上碳酸盐矿物的重同位素，是所有火星材料记录到的最重的碳和氧同位素值。事实上，根据该团队的说法，干湿和冷咸气候都需要形成富含重碳和氧的碳酸盐。

Burtt说：“这些碳和氧同位素值高于地球或火星上测量的任何其他值，这一事实表明一个（或多个）过程正在走向极端。”。“虽然蒸发会导致地球上氧同位素的显著变化，但这项研究中测量的变化要大两到三倍。这意味着两件事：1）极端程度的蒸发导致这些同位素值如此之重，2）这些较重的值被保留了下来，因此任何会产生较轻同位素值的过程在幅度上一定要小得多。”

这一发现是使用好奇号火星车上的火星样品分析（SAM）和可调激光光谱仪（TLS）仪器得出的。SAM将样品加热到近1652华氏度（近900°C），然后使用TLS分析加热阶段产生的气体。

这项工作的资金来自美国国家航空航天局的火星探索计划，通过火星科学实验室项目。好奇号由美国国家航空航天局喷气推进实验室（JPL）建造，该实验室由加州帕萨迪纳的加州理工学院管理。喷气推进实验室代表位于华盛顿的美国国家航空航天局科学任务理事会领导这项任务。美国国家航空航天局戈达德建造了SAM仪器，这是一个小型化的科学实验室，包括三种不同的化学分析仪器，包括TLS，以及处理和处理样本的机制。

作者：威廉·施泰格瓦尔德

美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心，马里兰州格林贝尔特