火星大气提示更多的储水量以及可能存在的岩浆活动

简介：火星大气会影响更多的水源甚至岩浆活动

研究人员报道了由火星外人造卫星在过去几年收集到的数据得出的分析结果，这是一项欧洲航天局和俄罗斯联邦航天局的合作项目。此次观测提示火星上的含水量可能比预计的要多，并且在这颗红色行星的大气中首次探测到了氯化氢的存在。

图解：火星上的云朵。图源：nasa

这两项研究结果都发表在《科学前沿》。在“火星大气中的瞬态氯化氢”一文中，欧列格·科拉伯洛夫和同事们报道了氯化氢的发现。这一卤素气体是从2019年四月观测收集到的数据中被发现的，当时正值火星南半球的夏末时节。这一独特的季节因令人震撼的沙尘暴而臭名昭著，有些沙尘暴规模之大可遍及整个星球。2018年毁灭了机遇号的就是这样一场沙尘暴。

图解：机遇号火星探测器。图源：zhihu

氯化氢的存在正是在这样一场异乎寻常剧烈的沙尘暴中被探测到的。因此，研究团队也推测沙尘暴可能在火星大气中卤素气体的存在过程里扮演至关重要的角色。一个可能的机制是，由冰融化形成的水与氯化钠（即食用盐的成分）相互作用，被风从尘埃中带起。随着两种分子不断接触、相互作用，氯化氢就形成了。它将在大气中存在一段时间，或是粘附在尘埃颗粒表面降落到地表。未来的沙尘暴又会将它重新带起到大气之中。

另一种理论是氯化氢来自于岩浆活动。火星是太阳系中拥有最高火山的行星，但据我们所知这些火山都是死火山。因此岩浆活动是不可能存在的。在将这一理论作为可行的机制来理解氯化氢的成因之前必须进行更多证据的收集。

图解：火星上的火山。图源：zhihu

“我们的灵敏仪表检测到之前在火星大气中从未发现的一种气体，这是非常喜人的收获，”实现本次探测的大气化学设备组套的主研科拉伯洛夫在一次声明中说，“我们的分析将氯化氢的产生和消散过程与火星表面联系起来。”

图解：氯化氢通过可能的途径到达火星大气的信息示意图。图源：欧洲航天局

第二项研究聚焦于大气中的水分以及同位素的测量结果。化学元素具有不同同位素——各同位素之间具有相同化学性能，但因核中中子的数量不用而物理性能有略微的区别。氢的同位素氘就是氢元素质量更重的同位素。如果你听说过和核电站有关的重水这种说法，它就是指由氘原子代替正常氢原子组成的水分子。

调整水中氘和氢的比例是一种非常有用的手段。在地球上这种方法被用于确认我们星球上大部分的水并不来自于彗星。这个方法也被用于火星绕行人造卫星来试图分析火星上的水循环。“D/H，也就是氘和氢的比例，是我们精密的计时器——一种非常有力的度量标准，它可以告诉我们火星上关于水的历史和形成，以及随着时间的推移失水量是如何改变的。多亏火星微量气体探测器，我们得以更好地了解和校准这一计时器，检测火星上潜在的新的水分储存，”该论文主要作者、NASA戈达德航天中心的杰罗尼莫·维拉努埃瓦解释说。

研究数据来自2018年4月到2019年4月间所收集，此间跟踪了许多重要事件如上文提到的沙尘暴，还有南极冰盖在夏日时节融化等。团队观察着同位素比例的重大变化。大多数情况下由重水蒸发引起，但是研究团队并没有排除如今火星上仍有包含特定同位素比例的其他储水存在的可能性。

图解：火星微量气体探测器研究从火星表面蒸发升腾到太空中的水蒸气和其组成成分。图源：欧洲航天局

by: Dr Alfredo Carpineti

FY:短尾巴小狐狸

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