震惊!火星缺失的大气层竟藏于表面黏土?
火星所缺失的大气层可能被锁定于这颗行星富含黏土的表层,麻省理工学院地质学家的一项新研究表明。
据研究人员所说,古代流经火星岩石的水可能引发了一系列化学反应,把二氧化碳转化成甲烷,并将碳困在黏土矿物中长达数十亿年。
数十亿年前,火星是一个截然不同的地方——可能很潮湿,河流在其表面流淌,厚厚的二氧化碳(CO2)大气层为这颗行星保温。然而,大约 35 亿年前,这颗红色行星的大气层变薄,其水分干涸,留下了我们今天看到的寒冷沙漠。
行星科学中的一个核心谜团始终是:所有的二氧化碳都去了哪里?
主流的解释是基于太阳光线和大气中气体的相互作用。
据美国国家航空航天局(NASA)所说,数十亿年前,火星失去了其保护性磁场,这很可能致使高能太阳粒子撞击高层大气,把分子抛入太空。
但这可能并非全部真相。
研究人员专注于一种名为蒙脱石的粘土矿物,它因能够捕获碳而闻名。
这些在火星上储量丰富的矿物含有微小的褶皱,能够将碳分子储存数十亿年。
该研究发表在《科学进展》杂志上。
在地球上,蒙脱石通过构造活动形成,逐渐从大气中吸纳二氧化碳,从而随着时间推移给地球降温。但火星与地球不同,它没有活跃的构造板块。这就促使研究人员去探索火星上蒙脱石形成的替代路径。
借助基于地球岩石化学的模型,他们推断早期火星水与超镁铁质岩石(一种富含橄榄石矿物的火成岩)相互作用。当水渗进这些岩石时,化学反应会通过从大气里吸收二氧化碳来产生甲烷,最终把它锁定在行星表面。
他们的模型显示,火星表面或许含有多达 1.7 巴的二氧化碳——大约占其早期大气体积的 80%——以甲烷的形式被封存在粘土沉积物里。这种甲烷如今可能依旧存在,处在这颗行星干燥贫瘠的地壳下面。
“我们知道这个过程会发生,在地球上有详尽的记录。而且这些岩石和黏土在火星上存在,”该研究的作者奥利弗·雅古茨在一份声明中说。“所以,我们想尝试将这些点串联起来。”
火星古老大气可能隐藏在其表面黏土中的这一发现为这颗行星的历史提供了新的视角,并为未来的探索带来了有意思的可能性。
例如,如果被隔离的碳能够被回收和转化,它可以作为地球、火星及其他地方之间未来太空任务的推进剂。
这项研究还为理解火星的气候历史开辟了新的途径。
倘若大量二氧化碳的确被困在这颗行星的黏土里,这便能解释数十亿年前火星气候的剧烈转变,那时它的大气层变薄,行星变得干涸。
这项研究又为火星古老气候以及其从温暖湿润的行星到我们如今所见的干燥寒冷世界的转变之谜增添了一块拼图。
随着进一步的探索,科学家们或许很快就能确认火星的大气层是否真的被困在这颗行星的黏土当中——这一发现可能对行星科学以及人类对于这颗红色行星的探索产生深远的影响。
“我们发现,关于火星上全球黏土体积的估计与火星初始二氧化碳的很大一部分作为有机化合物被封存在富含黏土的地壳内的情况是一致的,”主要作者约书亚·默里在一份声明中说。“在某些方面,火星缺失的大气层可能就在眼前隐藏着。”