“好奇號”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，數(shù)十億年前，火星有一個活躍的碳循環(huán)。

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

“它告訴我們，這顆行星是宜居的，宜居性的模型是正確的。”地球化學家 Benjamin Tutolo 說加拿大卡爾加里大學。

關于古代火星的最大問題之一與它的水有關。所有證據(jù)都指向一個富含液態(tài)水體在其表面，帶有湖泊和海洋那晃動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在表面上猖獗。

這些二氧化碳中的大部分會泄漏到太空中，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。

只有一個小問題。

“模型預測碳酸鹽礦物應該很普遍，但迄今為止，基于漫游車的調查和基于衛(wèi)星的火星表面軌道調查幾乎沒有發(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，當時已經在蓋爾隕石坑周圍徘徊 10 多年的好奇號火星車使用其化學和礦物學對來自隕石坑底部不同部分的礦物進行了 X 射線衍射分析（化學敏） 工具。

Tutolo 和他的同事仔細分析了“好奇號”的測量結果，并在“好奇號”鉆的四個鉆孔中的三個孔中發(fā)現(xiàn)了非常純凈的結晶菱鐵礦。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，因為即使是對這些沉積巖獲得的軌道光譜數(shù)據(jù)進行最詳細的調查，也無法識別碳酸鹽礦物，”Tutolo 說。

“事實證明，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。因為在全球范圍內已經發(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家期望發(fā)現(xiàn)的碳酸鹽礦物，還揭示了為什么科學家以前無法找到它們，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”數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)的菱鐵礦有助于確認和完善 35 億多年前火星早期溫暖期的模型。它證實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當今研究火星的科學家來說是個好消息，但它卻是火星本身一個時代結束的一部分。

“我們在這項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，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。

“因為火星離太陽比地球更遠，所以它需要更多的 CO₂在其大氣層中保持宜居條件。觀察到地球化學過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。

這些結果具有多種含義?，F(xiàn)在科學家們知道菱鐵礦對軌道儀器實際上是不可見的，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。

“我接受過水性地球化學家的培訓，迄今為止，我職業(yè)生涯的大部分時間都花在了碳封存上，作為人類驅動的解決方案氣候變化.與火星科學實驗室團隊才華橫溢且擁有多元化專業(yè)知識的合作，我最終能夠應用從氣候變化解決方案工作中獲得的知識來解釋這些礦物學觀測結果，“Tutolo 說。

“坦率地說，如果你在我 15 歲時告訴我這一切，我絕對不會相信！”

研究結果已發(fā)表在科學進展.

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