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如果火星曾經存在生命，或者說將來要想孕育生命，就必然要發生化學反應，生命的本質就是一種化學反應。而為了探索火星上是否發生化學反應，科學家發現火星大風火山口存在氧化還原反應層，火星上的大風火山口曾經是由河流和地下水聚集而成的湖泊。
火星上發生著氧化還原反應
科學家分析了「好奇號」漫遊車對大風火山口的探測過程中3.5年的數據，以確定了火星古代湖泊中的化學條件。在靠近湖泊表面的地方，有大量的氧化劑和由大而緻密的晶粒形成的巖石，而較深的層則含有更多的還原劑，並由較細的材料形成。這種氧化還原分層導致火山口不同層次的環境完全不同，這為火星的氣候變化提供了證據，有助於我們了解火星何時何地宜居。
NASA的「好奇號」漫遊車任務的主要目標是探索和定量評估火星表面上的本地區域，作為過去或現在生活的潛在棲息地。該評估的必要組成部分包括對古代火星表面化學條件和古氣候的調查。大風火山口被選為好奇號的著陸點，大風火山口擁有約5公裡高的分層沉積巖山，夏普山。夏普山的巖石保存著火星環境狀況的長期記錄。根據好奇號的數據進行的地質重建表明，一個古老的，可居住的湖泊環境被流向火山口的河流維持了數萬至數千萬年。
大風火山口的位置環境
大風火山口位於河流分離的地形中，位於火山口南部高地和火星北部低地平原之間的半球形地形邊界以南，被稱為火星二分法邊界。以前的工作表明，大風火山口形成的在38億到36億年前。火山口的中央部分包含了形成夏普山的沉積礦床，可能包含一個中央峰。火山口形成後，大風火山口逐漸產生衝積風扇和湖泊沉積物。這些沉積物主要是由碎屑物質積累的。
淡水和碎屑物質是通過河流從河流系統中流過來的。溶解的溶質通過地下水滲流進入湖泊。氧化還原分層是由大氣氧化劑和可氧化陽離子的質量平衡差異引起的，導致氧化還原敏感性礦物組合隨湖水深度的變化而變化。河流流速減慢導致沉積物分餾成不同的沉積學聯繫。較粗，緻密的碎屑沉積在離河岸較近的地方，如赤鐵礦，呈現出一種層狀矽酸鹽相，而較細，密度較小的碎屑則進一步進入湖泊，如磁鐵礦，呈現矽質相。
科學家力圖限制大風火山口湖中的化學環境，以及大風火山口內和周圍的短期和長期氣候變化。科學家關注的是細粒沉積巖，這些沉積巖攜帶著有關沉積物出處，沉積環境，在埋葬期間（即巖化）沉積物向巖石的轉化以及後期改性（即成巖作用）的化學條件的信息。在大風隕石坑的火星車流動的前1300個火星日中，使用大量的地球化學和礦物學分析技術，並結合了各種規模的高解析度彩色圖像，對這些進行了研究。
科學家已經認識到兩個泥巖單元，都沉積在湖泊中。耶洛奈夫灣地層的羊床部分，一套較舊的地層，定義了地層剖面的基礎。相對年輕的穆雷地層在地層剖面中位置較高處。從羊床部分到默裡地層，化學變化指數（CIA）的古氣候指數增加了約10到20個CIA單位（以百分比表示）。根據礦物學，地球化學，構造特性和地層關係，可以將穆雷地層分為兩個沉積組合或相，赤鐵礦-頁矽酸鹽（HP）相和磁鐵礦-二氧化矽（MS）相。HP相的特徵是三價鐵豐富，並伴有層狀矽酸鹽的氧化物，以及錳氧化和痕量金屬濃度的跡象。這些性質與在氧化環境中的沉積相一致。幾乎完全不存在純三價鐵礦物，而高濃度的二氧化矽伴有磁鐵礦，這與缺氧環境中的沉積相一致，從而認識到了MS相。它們埋藏和石化後，這兩個相均受鹽漬套印的影響。
在近7.1億年前的地球巖石記錄中出現的新元古代鐵地層可能提供了類似於蓋爾隕石坑湖相泥巖的有用過程。不同於古代的古代宙斯和古元古代的對應物，這些鐵的形成似乎與有機質之間沒有強烈的相互作用。這些富含鐵的沉積物的出現在地球上要追溯到大氣氧的升高，這意味著新元古代海水有時能夠在溶液中運輸和濃縮亞鐵，並且該過程負責氧化海水中鐵的方法可能是簡單的氧化還原滴定法，涉及大氣氧化劑，這在某些方面與我們對以墨累高壓相代表的淺水湖提出的猜測相似。
火星充滿活力
根據火星大風火山口組織學和礦物學的觀察，我們推斷出羊床泥巖是由於近岸環境中的快速沉積而從大氣氧化劑的影響中分離出來的，在近岸環境中，沉積速率超過了氧化速率。結果，火山口保留了碎屑對氧化還原敏感的顆粒，並在羊床沉積過程中促進了沉積柱中的缺氧條件。鑑於羊床中CIA值較低暗示著寒冷的氣候條件，這時湖水所顯現出的冷水中氧化還原動力學遲緩是合理的，這也有助於減少含鐵和硫的礦物相的保存和沉澱。
科學家觀測到的火星變化與古代氣候在寒冷，乾燥和相對溫暖，溼潤的條件下的短期波動相一致。這些變化發生在湖床泥巖沉積過程中，該環境有利於大風火山口中存在一個長壽命的湖泊，我們認為這是由於多種因素導致的。
首先河源碎屑分餾是靠近河岸的淺水區中的較粗，較稠密的物質，以及將較深水的近海中的較細，較低密度的物質所形成的，從而形成了兩個墨累相的獨特性質。之後流入湖泊的河水流量減少。接著湖泊水體的氧化還原分層，這是由大氣氧化劑和溶解的地下水衍生的溶質的濃度隨深度的變化而引起的，導致淺水氧化條件和深水缺氧條件。在整個剖面的鹽水遷移後期，添加了鹽分礦物，記錄了大風火山口火星氣候的長期變化，這可能是由於全球大氣逸出過程所致。大風火山口湖中氧化還原層的認識為我們對古代火星水生環境的理解增加了新的細節。
先前報導的在各種氧化還原狀態下檢測到的有機碳化合物，氮，磷酸鹽礦以及鐵和硫礦，再加上此處提供的相對穩定的氣候條件和流體氧化狀態梯度的證據，提供了令人信服的證據，表明所有物理，化學變化均在火星上面進行著，這說明火星依然保持活力，而不是死水一潭，為人類登陸火星的生存提供了基礎。