科學家們似乎無法弄清楚遠古火星是如何變得如此溫暖的
經過四年半的火星探索，美國宇航局的“好奇”號火星車有了一個新的發現，這隻加深了關於這顆紅色星球的一個長期謎團——即地球過去是如何如此潮濕的。幾乎所有的火星科學家都同意數十億年前火星錶面有流動的河流和湖泊。但有一個問題：沒有人能很好地解釋遠古火星當時的溫度如何足以支援液態水。好奇心就是發掘那些只會讓事情變得更混亂的線索。
自從火星車在一個叫蓋爾隕石坑的地區著陸以來，它發現了火星錶面曾經**液態水的重要跡象。好奇號一直在沖刷數百米的沉積巖，這些沉積巖被認為是35億年前火山口中的一個湖泊沉積的。但是時間上有個問題：當火星錶面有水的時候，太陽並沒有放出那麼多的熱量。這是一個被稱為“微弱的年輕太陽悖論”的難題，我們的太陽系恆星產生的能量只有今天的70%。這意味著一定有其他因素使火星升溫到足以使地表水以液體的形式存在。
一個主要的觀點是火星大氣中含有大量的二氧化碳，這是一種能吸收熱量的溫室氣體。如果二氧化碳的含量足夠高，理論上它可以將火星加熱到湖泊和河流在錶面流動所需的溫度。但好奇心幾乎顛覆了這一理論。本週發表在《美國國家科學院院刊》上的一項新研究表明，火星車沒有發現古代二氧化碳大氣的重要副產品。
如果火星上確實有厚厚的二氧化碳大氣，這些氣體就會溶解到火星上的水中，形成一種叫做碳酸的物質。這種酸會使水下的岩石風化，最終產生一種被稱為碳酸鹽礦物的物質。然而，好奇號並沒有發現這些礦物質。”美國宇航局艾姆斯研究中心的科學家、這項研究的主要作者託馬斯·布裡斯托告訴《邊緣》雜誌說：“在非常厚的富含二氧化碳的大氣中，湖泊和河流中形成的沉積物預計會含有碳酸鹽礦物。”但我們在蓋爾隕石坑的岩石中都沒有看到它們。”
這並不意味著火星上沒有碳酸鹽。研究人員以前肯定在這顆紅色星球上發現過這種礦物。新的發現意味著好奇號的化學儀器——一種用X射線照射岩石樣本以尋找礦物的工具——並沒有在蓋爾隕石坑中發現任何這種物質。如果碳酸鹽只佔被分析岩石的百分之幾，CheMin儀器就能檢測出碳酸鹽。但由於“好奇”號還沒有發現任何碳酸鹽的跡象，這種礦物就在儀器的檢測極限之下。”布裡斯托說：“如果那裡有碳酸鹽的話，它們的含量就很小。”。
這對厚二氧化碳大氣理論來說不是個好兆頭。為了讓遠古的火星足夠溫暖以支援液態水，這個星球需要一巴壓力的二氧化碳。相當於地球大氣中二氧化碳的一倍。然而，考慮到好奇號化學儀器的探測極限和所發現的碳酸鹽的缺乏，美國宇航局估計大氣中的碳比一巴的壓力低幾十到幾百倍。
這一發現證實了宇宙飛船在火星軌道上的發現。在火星上執行的無數載具也沒有像研究人員預期的那樣在火星上發現那麼多的碳酸鹽，好奇號的發現似乎證實了這種化合物並不像之前認為的那樣在紅色植物上那麼豐富。”當你從太空進行觀察時，總會有一種方法來解釋所發現的碳酸鹽的缺乏。“也許衛星找錯地方了，”布裡斯托說但現在我們能夠從太空中看到的東西中找到真相，“所以看起來火星古老的大氣層被二氧化碳飽和的可能性越來越小。
當然，還有很多其他的溫室氣體，比如二氧化硫、甲烷、一氧化二氮，甚至氫氣，都可能使遠古火星升溫。有一種理論認為，早期火星受到許多火山噴發的困擾，這些火山噴發將二氧化硫帶入大氣層，使地球保持溫暖。布裡斯托說：“但是這個模型似乎並不完全適合，因為火山爆發造成的這種變暖只會持續幾百到幾千年。”“這不是我們在岩石記錄中看到的，”他說這意味著地球錶面已經溫暖了幾十萬年或數百萬年。”
還有一種觀點認為，也許火星沒有那麼熱，蓋爾隕石坑的湖面被一層冰覆蓋了。這些冰可能起到了毯子的作用，使下麵的水保持足夠的溫度，保持液態。但布裡斯托說，這一理論也不令人滿意，因為好奇號在蓋爾隕石坑的沉積巖中沒有發現任何古代冰川作用的跡象。
還有一種觀點認為，也許火星的軌道發生了變化，幾十億年前火星以某種方式更接近太陽。不過，這個概念有點難以驗證，這意味著這個謎團遠未解開。”布裡斯托說：“這真是個謎。”很長一段時間以來，人們一直在思考火星上富含二氧化碳的大氣層。。。也許有某種區域性機制可以讓湖泊保持溫暖，這是以前從未考慮過的。”
- 發表於 2021-05-09 18:28
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