“好奇號(hào)”在古代火星上首次發(fā)現(xiàn)碳循環(huán)的原位證據(jù)

Gale Crater 的一個(gè)意外發(fā)現(xiàn)是火星的氣候歷史。

在那里，嵌在基巖中的好奇號(hào)火星車發(fā)現(xiàn)了一種名為菱鐵礦它只能由火星大氣中的碳沉淀形成。換句話說(shuō)，數(shù)十億年前，火星有一個(gè)活躍的碳循環(huán)。

這是火星上碳循環(huán)的第一個(gè)原位證據(jù)，它代表了這顆紅色星球是否曾經(jīng)支持過(guò)生命的重要線索。

“它告訴我們，這顆行星是宜居的，宜居性的模型是正確的?！?a>地球化學(xué)家 Benjamin Tutolo 說(shuō)加拿大卡爾加里大學(xué)。

關(guān)于古代火星的最大問(wèn)題之一與它的水有關(guān)。所有證據(jù)都指向一個(gè)富含液態(tài)水體在其表面，帶有湖泊和海洋那晃動(dòng)和拍打著在海浪中撞擊海岸線.

為了足夠溫暖和穩(wěn)定地容納這種液態(tài)水，火星的大氣層需要大量的二氧化碳，這些二氧化碳被活火山這些東西曾經(jīng)在表面上猖獗。

這些二氧化碳中的大部分會(huì)泄漏到太空中，但剩余的二氧化碳足以使火星變暖，并在表面的礦物中留下痕跡。

只有一個(gè)小問(wèn)題。

“模型預(yù)測(cè)碳酸鹽礦物應(yīng)該很普遍，但迄今為止，基于漫游車的調(diào)查和基于衛(wèi)星的火星表面軌道調(diào)查幾乎沒(méi)有發(fā)現(xiàn)它們存在的證據(jù)，”圖托洛告訴 ScienceAlert。

這一令人震驚的新發(fā)現(xiàn)是在 2022 年和 2023 年的數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)的，當(dāng)時(shí)已經(jīng)在蓋爾隕石坑周圍徘徊 10 多年的好奇號(hào)火星車使用其化學(xué)和礦物學(xué)對(duì)來(lái)自隕石坑底部不同部分的礦物進(jìn)行了 X 射線衍射分析（化學(xué)敏） 工具。

Tutolo 和他的同事仔細(xì)分析了“好奇號(hào)”的測(cè)量結(jié)果，并在“好奇號(hào)”鉆的四個(gè)鉆孔中的三個(gè)孔中發(fā)現(xiàn)了非常純凈的結(jié)晶菱鐵礦。這種菱鐵礦主要由鐵和三氧化碳組成，并含有微量的鎂，這讓研究人員感到震驚。

“我們很驚訝在這里發(fā)現(xiàn)了碳酸鹽礦物，因?yàn)榧词故菍?duì)這些沉積巖獲得的軌道光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行最詳細(xì)的調(diào)查，也無(wú)法識(shí)別碳酸鹽礦物，”Tutolo 說(shuō)。

“事實(shí)證明，其他礦物的存在——尤其是高水溶性硫酸鎂鹽——可能掩蓋了軌道數(shù)據(jù)中碳酸鹽礦物的特征。因?yàn)樵谌蚍秶鷥?nèi)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了含有這些鹽的類似巖石，我們推斷它們也可能含有豐富的碳酸鹽礦物。

因此，這一發(fā)現(xiàn)不僅最終確定了科學(xué)家期望發(fā)現(xiàn)的碳酸鹽礦物，還揭示了為什么科學(xué)家以前無(wú)法找到它們，以及如何在這顆紅色星球上尋找更多的碳酸鹽礦物。

在“好奇號(hào)”數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)的菱鐵礦有助于確認(rèn)和完善 35 億多年前火星早期溫暖期的模型。它證實(shí)了火星大氣中二氧化碳含量豐富，有助于使火星保持足夠溫暖以容納水;而這些碳是從大氣中提取的，并被困在表面的礦物中。

但是，菱鐵礦的形成雖然對(duì)當(dāng)今研究火星的科學(xué)家來(lái)說(shuō)是個(gè)好消息，但它卻是火星本身一個(gè)時(shí)代結(jié)束的一部分。

“我們?cè)谶@項(xiàng)研究中概述的古代火星碳循環(huán)的重要特征是它是不平衡的。換句話說(shuō)，CO 要多得多₂似乎被隔離在巖石中，然后被釋放回大氣中，“Tutolo 解釋說(shuō)。

“因?yàn)榛鹦请x太陽(yáng)比地球更遠(yuǎn)，所以它需要更多的 CO₂在其大氣層中保持宜居條件。觀察到地球化學(xué)過(guò)程正在捕獲和封存該 CO₂表明這種不平衡的碳循環(huán)可能挑戰(zhàn)了火星保持宜居的能力。

這些結(jié)果具有多種含義?，F(xiàn)在科學(xué)家們知道菱鐵礦對(duì)軌道儀器實(shí)際上是不可見的，他們可以回顧以前的數(shù)據(jù)，尋找他們可能忽略的菱鐵礦存在的奇怪跡象。此外，漫游車收集的數(shù)據(jù)可能有更多碳酸鹽礦物的證據(jù)。

現(xiàn)在研究人員知道礦物碳封存發(fā)生在火星上，他們可以將這些信息納入火星氣候歷史的模型中，并確定這種捕獲在火星宜居性下降中起了什么作用（如果有的話）。

這些礦物在地球上如此常見且不起眼，為了解火星開辟了一條全新的道路。

“我接受過(guò)水性地球化學(xué)家的培訓(xùn)，迄今為止，我職業(yè)生涯的大部分時(shí)間都花在了碳封存上，作為人類驅(qū)動(dòng)的解決方案氣候變化.與火星科學(xué)實(shí)驗(yàn)室團(tuán)隊(duì)才華橫溢且擁有多元化專業(yè)知識(shí)的合作，我最終能夠應(yīng)用從氣候變化解決方案工作中獲得的知識(shí)來(lái)解釋這些礦物學(xué)觀測(cè)結(jié)果，“Tutolo 說(shuō)。

“坦率地說(shuō)，如果你在我 15 歲時(shí)告訴我這一切，我絕對(duì)不會(huì)相信！”

研究結(jié)果已發(fā)表在科學(xué)進(jìn)展.

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