好奇心刚刚得知,大风火山口可能曾经拥有一个巨大的咸水湖

研究来自好奇号火星车的数据的科学家发现了火星Gale Crater上一个古老的冰雪覆盖湖泊的证据。这些发现支持了火星早期变暖和变冷的理论。

有沙洲的浅湖,周围没有明显的生命迹象,山在蓝天下。

南美洲Altiplano的Quisquiro盐滩。科学家认为,这可能类似于火星上大风火山口中曾经存在的湖泊。图片来自Maksym Bocharov / 美国宇航局.

几十亿年前, 大风火山口 在火星上举行了一个或多个湖泊。甚至有一条河曾经流入这个湖。那’科学家利用NASA数据得出的结论’s 好奇心漫游者 于2012年8月降落在大风火山口内的火星上,此后一直在探索该地区。现在,美国国家航空航天局(NASA)科学家对好奇心数据进行的一项新研究为古代火星的情况如何增加了更多的谜题。

美国宇航局 宣布 该研究于2020年5月19日进行。 同行评审 详细介绍这些发现的论文是 已发表 1月27日在杂志上 性质.

结果来自对火星车上多年实验的数据进行的综合分析,该实验是在名为“火星样品分析”的化学实验室进行的(SAM)。 SAM一直在分析岩石样品中的化学和矿物,包括 有机化合物 –生活的基石–以确定火星历史上这部分的可居住性。该测试先前已证实过去有大量液态水,以及火星岩石中保存的各种有机分子。

火星表面层的五颜六色的图与大箭头和文本注释的。

拟议的火星碳循环图。行星上只有很少的水,并且没有丰富的地表生命,其周期与地球上的周期完全不同。图片来自Lance Hayashida / Caltech / 美国宇航局.

坐在实验室的复杂机械和电气仪器-金色框架包装着组件和电线。

位于戈达德太空飞行中心(GSFC)的SAM仪器,在被好奇号运往火星之前被放置。图片通过 美国宇航局/ GSFC。

最新的分析发现了盖尔陨石坑中一个先前被冰覆盖的湖泊的证据,据认为该湖可能存在于两个较温暖时期之间的较冷时期。 希瑟·弗朗兹(Heather Franz)领导这项新研究的戈达德太空飞行中心(GSFC)的地球化学家说。 声明:

在某个时刻,火星的地表环境必须经历了从温暖潮湿到寒冷干燥的转变,就像现在一样,但是确切的发生时间和方式仍然是个谜。

证据支持火星的想法’在今天我们所看到的,气候最终在永久变冷和干燥之间交替变暖和变冷。的变化 轴向倾斜 地球活动和火山活动可能是造成这种不稳定的主要原因。确实,火星岩石的化学和矿物学变化也表明了这一点,有些岩石层是在较暖的条件下形成的,而另一些是在较冷的气候下形成的。

红橙色景观中的大圆形孔充满水并且由火山口边缘环绕。

艺术家’盖尔火山口(Gale Crater)的概念,当时它被数十亿年前的湖泊所充满。随着时间的流逝,好奇号流浪者已有湖泊或一系列湖泊的证据。现在一项新的研究表明,在较冷的气候时期该湖可能被冰覆盖。图片通过 美国宇航局/ JPL-Caltech / ESA / DLR / FU Berlin / MSSS。

那么弗朗兹和她的团队如何找到冰雪覆盖的湖泊的证据呢?

五年来,好奇号收集了13个岩石和灰尘样品。从这些气体中,将二氧化碳和氧气从SAM中抽出。每个样品都被加热到1,650华氏度(900摄氏度),以释放所捕获的气体。当时SAM烤箱的温度提供了有关气体来源的矿物种类的线索。这提供了对火星的洞察力’碳循环,在火星之间进行气体交换’地下,地表岩石,极地盖,水和大气。虽然火星今天仍然有碳循环,但与地球有很大不同’s,因为它几乎没有水并且没有丰富的表面寿命。如 保罗·马哈菲,SAM的首席研究员, 解释:

不过,碳循环仍在发生,并且仍然很重要,因为它不仅有助于揭示有关火星古老气候的信息。这也向我们表明,火星是一个充满活力的星球,其循环元素是我们所知道的生命的构成部分。

火星没有’似乎有很多 碳酸盐 剩下–由碳和氧组成的矿物质–这将为火星曾经具有更浓厚的大气层(可能像今天的二氧化碳)证明。需要这样一种气氛来帮助解释地球曾经拥有持久的湖泊和河流。但是,尽管好奇号降落的碳酸盐稀疏,但迄今为止发现的碳酸盐提供了有关古代火星气候的宝贵线索。

两套旋转的木棍连接小球,代表简单的分子和文本注释。

碳酸盐分子和草酸盐分子的比较。图片来自James Tralie / 美国宇航局/戈达德太空飞行中心。

通过检查 同位素 氧气和二氧化碳–每个元素的版本不同 分子质量 –科学家可以了解岩石的形成过程涉及什么化学过程,包括是否可能涉及到任何生物活动,就像地球上发生的那样。分析表明,在某些碳酸盐中,氧同位素比火星大气中的氧同位素轻。

为什么这么重要?这表明碳酸盐是在一个寒冷的,可能是冰雪覆盖的湖泊中形成的。如果碳酸盐是在温暖的湖中形成的,那么同位素实际上应该比空气中的同位素重一些。研究人员说,冰可能吸收了重度的氧同位素,而留下了最终在碳酸盐中发现的较轻的同位素。

但是,这令人困惑,因为这可能意味着大气仍比想象的稀薄。但是,如没有其他研究表明的那样,如果没有更厚,更温暖的大气,那时候怎么会有湖泊,河流甚至北半球的海洋呢?

答案可能是所谓的矿物形式 草酸盐。弗朗兹(Franz)和她的小组建议,其中一些碳可能已经储存在草酸盐而不是碳酸盐中。 SAM内部一些样品释放出二氧化碳的温度对于碳酸盐而言太低,而对于草酸盐而言恰好。发现的碳氧同位素比也支持这一假设。

有肩膀长度头发的微笑的少妇和海报在背景中。

希瑟·弗朗兹(Heather Franz)在NASA’领导这项新研究的戈达德太空飞行中心。图片来自NASA / GSFC.

如果能证明其中涉及草酸盐,那将很有趣,因为它们是地球上植物生命产生的最常见的矿物质,是由不完全氧化合成的。 碳水化合物。那本身就不会’但是,由于它们也可以通过二氧化碳与表面矿物质(无机或有机催化剂),水和阳光的相互作用而产生,因此无法证明其在火星上的生命。这是一个过程“mocks”光合作用,称为 非生物光合作用。它甚至可能为地球上的微生物利用实际的光合作用铺平了道路。

需要进一步分析这些样品和将来的SAM样品,以进一步确定草酸盐的作用(如果有)。即将到来 恒心漫游者 使命  杰泽罗火山口计划于今年夏天启动的,应该能够对“好奇心”的发现有更多的了解。杰泽罗火山口(Jezero Crater)与大风火山口(Gale Crater)相似,它曾经还包含一个湖泊,并且仍然清晰可见一个古老的三角洲,那里曾经有一条河被倒入湖中。毅力旨在专门寻找火星上古代微生物生命的证据,因此,看到它的发现将非常有趣。

底线:对好奇号流浪者的结果进行的一项新研究为曾经存在于火星上的大风火山口中的冰雪覆盖的湖泊提供了证据。

来源:根据大风火山口的碳和氧同位素推断的土著和外来有机物以及地表大气循环

通过NASA

保罗·斯科特·安德森