簡(jiǎn)介：火星大氣會(huì)影響更多的水源甚至巖漿活動(dòng)

研究人員報(bào)道了由火星外人造衛(wèi)星在過(guò)去幾年收集到的數(shù)據(jù)得出的分析結(jié)果，這是一項(xiàng)歐洲航天局和俄羅斯聯(lián)邦航天局的合作項(xiàng)目。此次觀測(cè)提示火星上的含水量可能比預(yù)計(jì)的要多，并且在這顆紅色行星的大氣中首次探測(cè)到了氯化氫的存在。

圖解：火星上的云朵。圖源：nasa

這兩項(xiàng)研究結(jié)果都發(fā)表在《科學(xué)前沿》。在“火星大氣中的瞬態(tài)氯化氫”一文中，歐列格·科拉伯洛夫和同事們報(bào)道了氯化氫的發(fā)現(xiàn)。這一鹵素氣體是從2019年四月觀測(cè)收集到的數(shù)據(jù)中被發(fā)現(xiàn)的，當(dāng)時(shí)正值火星南半球的夏末時(shí)節(jié)。這一獨(dú)特的季節(jié)因令人震撼的沙塵暴而臭名昭著，有些沙塵暴規(guī)模之大可遍及整個(gè)星球。2018年毀滅了機(jī)遇號(hào)的就是這樣一場(chǎng)沙塵暴。

圖解：機(jī)遇號(hào)火星探測(cè)器。圖源：zhihu

氯化氫的存在正是在這樣一場(chǎng)異乎尋常劇烈的沙塵暴中被探測(cè)到的。因此，研究團(tuán)隊(duì)也推測(cè)沙塵暴可能在火星大氣中鹵素氣體的存在過(guò)程里扮演至關(guān)重要的角色。一個(gè)可能的機(jī)制是，由冰融化形成的水與氯化鈉（即食用鹽的成分）相互作用，被風(fēng)從塵埃中帶起。隨著兩種分子不斷接觸、相互作用，氯化氫就形成了。它將在大氣中存在一段時(shí)間，或是粘附在塵埃顆粒表面降落到地表。未來(lái)的沙塵暴又會(huì)將它重新帶起到大氣之中。

另一種理論是氯化氫來(lái)自于巖漿活動(dòng)?；鹦鞘翘?yáng)系中擁有最高火山的行星，但據(jù)我們所知這些火山都是死火山。因此巖漿活動(dòng)是不可能存在的。在將這一理論作為可行的機(jī)制來(lái)理解氯化氫的成因之前必須進(jìn)行更多證據(jù)的收集。

圖解：火星上的火山。圖源：zhihu

“我們的靈敏儀表檢測(cè)到之前在火星大氣中從未發(fā)現(xiàn)的一種氣體，這是非常喜人的收獲，”實(shí)現(xiàn)本次探測(cè)的大氣化學(xué)設(shè)備組套的主研科拉伯洛夫在一次聲明中說(shuō)，“我們的分析將氯化氫的產(chǎn)生和消散過(guò)程與火星表面聯(lián)系起來(lái)?！?/p>

圖解：氯化氫通過(guò)可能的途徑到達(dá)火星大氣的信息示意圖。圖源：歐洲航天局

第二項(xiàng)研究聚焦于大氣中的水分以及同位素的測(cè)量結(jié)果?；瘜W(xué)元素具有不同同位素——各同位素之間具有相同化學(xué)性能，但因核中中子的數(shù)量不用而物理性能有略微的區(qū)別。氫的同位素氘就是氫元素質(zhì)量更重的同位素。如果你聽(tīng)說(shuō)過(guò)和核電站有關(guān)的重水這種說(shuō)法，它就是指由氘原子代替正常氫原子組成的水分子。

調(diào)整水中氘和氫的比例是一種非常有用的手段。在地球上這種方法被用于確認(rèn)我們星球上大部分的水并不來(lái)自于彗星。這個(gè)方法也被用于火星繞行人造衛(wèi)星來(lái)試圖分析火星上的水循環(huán)?！癉/H，也就是氘和氫的比例，是我們精密的計(jì)時(shí)器——一種非常有力的度量標(biāo)準(zhǔn)，它可以告訴我們火星上關(guān)于水的歷史和形成，以及隨著時(shí)間的推移失水量是如何改變的。多虧火星微量氣體探測(cè)器，我們得以更好地了解和校準(zhǔn)這一計(jì)時(shí)器，檢測(cè)火星上潛在的新的水分儲(chǔ)存，”該論文主要作者、NASA戈達(dá)德航天中心的杰羅尼莫·維拉努埃瓦解釋說(shuō)。

研究數(shù)據(jù)來(lái)自2018年4月到2019年4月間所收集，此間跟蹤了許多重要事件如上文提到的沙塵暴，還有南極冰蓋在夏日時(shí)節(jié)融化等。團(tuán)隊(duì)觀察著同位素比例的重大變化。大多數(shù)情況下由重水蒸發(fā)引起，但是研究團(tuán)隊(duì)并沒(méi)有排除如今火星上仍有包含特定同位素比例的其他儲(chǔ)水存在的可能性。

圖解：火星微量氣體探測(cè)器研究從火星表面蒸發(fā)升騰到太空中的水蒸氣和其組成成分。圖源：歐洲航天局

by: Dr Alfredo Carpineti

FY:短尾巴小狐貍

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