火星也有碳循環?「好奇號」探測器又發現了火星的秘密!

2020-12-05 樹上長的宇宙果

本文參加百家號 #科學了不起# 系列徵文賽。

火星,這顆人類最熟悉的近地行星,早在多年以前就有探測器證實,它曾經存在過水。這被認為火星的過去曾出現過生命,而如果火星生命被證實,則「人類是宇宙中的唯一生命」這一論題將被直接推翻。但現在還有幾個需要討論的問題:

古代火星大氣層是否足夠厚?厚到足以保持溫暖並維持生命培育所需的時間。火星上發現的有機化合物,它們到底是生命的跡象還是水和陽光交互作用時產生的化學反應?而「好奇號」也發現了一些火山口中的礦物,通過這些礦物,科學家也許可以計算出火星從溫暖到寒冷的過渡時間。

「好奇號」在探測火山口巖石時,發現其中部分礦物與其他巖石有些不同:它們可能是夾在火星溫暖時期和寒冷時期之間的產物,由於火星在失去了部分大氣之後,火星開始逐漸變冷,溼潤地表的有機分子和黏土礦物質以淤泥的形式沉降在更深的位置。一般來說,在火星乾枯的河床下發現這些礦物並不值得稀奇,但發現的地點卻是火山口,這表明火星已經寒冷了相當久的一段時間。

模擬的火山口湖泊圖

火星上的碳循環

這些礦物不只是探究火星寒冷的時間那樣簡單。這些礦物含有大量二氧化碳,在神秘的火星氣候中,碳才是主要見證人。在地球上,碳是一種與生命息息相關的物質,它不停地循環在空氣、水流中。如植物吸收大氣中的二氧化碳,同時它們會生產氧氣。而人類和其他生命則會吸收氧氣,隨著呼吸又將二氧化碳釋放到空氣中,這就是地球上的碳循環。

火星上的風軌跡

科學家發現火星上也有個碳循環,因為這顆星球曾經存在過水,就一定有碳的影子。不過火星上的碳循環與地球的碳循環大不相同,這顆紅色星球的水存儲量實在太過稀少,並且它是否存在過生命也還是個未知數,所以這樣的循環差別至少存在了30億年的時間。科學家現在正努力了解火星上的碳循環,除了有助於揭示火星古老氣候的信息,更重要的是碳循環就意味著這是生命構成的一環。

碳去哪兒了

通過將「好奇號」採取到的礦物加熱至氣體析出,可以判斷該氣體來自火星上的哪種礦物。在其中發現的一些碳酸鹽中,科學家注意到氧同位素比火星大氣中的同位素更輕。這表明在火星溫度冷卻的時間裡,大氣中的二氧化碳並沒有落入火星地表,反而可能逃離了火星。這樣的話,這些發現的礦物只與火星曾經存在過的水有關。

火星內部的碳交互過程

這很奇怪,如果說火星碳循環是存在的,那必定會在地表發現大氣中曾經存在的物質,現在相反的結果只有一個原因——早期的火星大氣比預想中的更加稀薄。而早期的火星環境也比預想中的更熱,剩下的碳也許就停留在火星地表,由火星表明溫度將二氧化碳析出,從而形成特殊的碳循環。

當然,這都只是猜測,我們還要繼續等待「好奇號」給我們帶來的更多信息。

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