研究:火星大量水没有逃到太空,而是被困在地壳中

  据外媒报道,新的科学结果表明,火星的大量水是被困在地壳中而不是逃到太空中。根据最新的地质证据,数十亿年前,大量的水流过火星并汇集成水池、湖泊和深海。NASA资助的一项新研究表明…

  据外媒报道,新的科学结果表明,火星的大量水是被困在地壳中而不是逃到太空中。根据最新的地质证据,数十亿年前,大量的水流过火星并汇集成水池、湖泊和深海。NASA资助的一项新研究表明,火星上有大量的水(30%到99%)被困在了地壳中的矿物质中,这无疑给现在的理论提出了挑战。目前的理论是由于火星的低重力水逃到了太空中。

  早期的火星被认为有足够的水覆盖在一个约100到1500米深的海洋中,这个海洋的体积约相当于地球上大西洋的一半。尽管不可否认,其中一些水是通过大气逸出从火星上消失的,但发表在最新一期《科学》上的新发现得出的结论是,这无法解释大部分水的流失。

  该研究结果在第52届月球和行星科学会议(LPSC)上发表,该会议由这项研究的论文首席作者、加州理工学院博士候选人Eva Scheller和加州理工学院行星科学教授、凯克空间研究所副主任Bethany Ehlmann共同完成,另外参与的人员还有加州理工学院行星科学教授、NASA喷气推进实验室高级研究员Yuk Yung、加州理工学院研究生Danica Adams及喷气推进实验室研究科学家Renyu Hu。

  “大气逸出并不能完全解释我们所掌握的关于火星上曾经存在过多少水的数据,”Scheller说道。

  研究团队通过利用NASA行星数据系统(PDS)中存档的丰富的跨任务数据整合了NASA火星探索计划多个任务和陨石实验室的数据。具体来说,该团队研究了这颗红色行星上所有形式(蒸汽、液体和冰)的水的数量以及这颗行星目前大气和地壳的化学成分–尤其是氘和氢的比例(D/H)。

  虽然水是由氢和氧组成的,但并非所有的氢原子都是一样的。绝大多数氢原子在原子核中只有一个质子,而一小部分(约0.02%)是以氘的形式存在,即所谓的“重氢”,它则有一个质子和一个中子。重量较轻的氢比密度较大的氢更容易脱离行星的引力进入太空。正因为如此,一颗行星的水通过上层大气的流失将会在该行星大气中的氘与氢的比例上留下一个明显的迹象:将会有非常大量的氘被留下。

  然而仅仅通过大气失去水不能解释在火星大气中观测到的氘转化为氢的信号和过去大量的水。相反,该研究提出了两种机制的结合–在火星地壳的矿物质中吸收水和在大气中失去水–可以解释在火星大气中观察到的氘转化为氢的信号。

  当水跟岩石相互作用时,化学风化形成粘土和其他含水矿物,它们的矿物结构中则含有水。这个过程发生在地球上也发生在火星上。在地球上,旧地壳不断地融化到地幔中并在板块边界处形成新的地壳,然后通过火山作用将水和其他分子循环回大气中。然而,由于火星没有构造板块,所以这颗星球表面的“干燥”一旦发生就会是永久性的。

  NASA火星探索项目首席科学家Micheal Meyer说道:“我们自己星球上的水化物质正在通过板块构造不断循环。我们通过多个航天器的测量数据可以看到,火星不能循环,所以水现在被锁在地壳中或消失在太空中。”

  了解火星环境的演变对于了解返回样本的分析结果以及了解岩态行星上的可居住性如何随时间变化是非常重要的。

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