火星的水怎么了?它仍然被困在那里

  数十亿年前,“红色星球”的蓝色远不止于此。根据表面上仍然发现的证据,大量的水流过火星并形成水池,湖泊和深海。那么问题是,所有的水都流到哪里了?

火星的水怎么了?它仍然被困在那里

  答案:无处。根据加州理工学院和JPL的最新研究,火星水的很大一部分(介于30%至99%之间)被困在行星地壳的矿物质中。该研究挑战了当前有关“红色星球”的水逃逸到太空的理论。

  加州理工学院/ JPL小组发现,大约40亿年前,火星拥有足够的水,足以覆盖整个地球,深度约100至1500米。体积大约相当于地球大西洋的一半。但是,到十亿年后,地球变得和今天一样干燥。此前,试图解释火星上流水情况的科学家曾提出,该水逃入了太空,这是火星低重力的受害者。尽管确实有一些水确实以这种方式离开了火星,但现在看来,这样的逃逸无法解决大部分的水损失问题。

  加州理工学院的博士说:“大气逃逸并不能完全解释我们在火星上实际存在多少水的数据。” 候选人伊娃·谢勒(Eva Scheller,MS '20),该研究论文的主要作者,该论文于3月16日发表在《科学》杂志上,并于当日在月球与行星科学会议(LPSC)上发表。舍勒的合著者是行星科学教授,凯克空间研究所副所长Bethany Ehlmann;行星科学教授,JPL高级研究科学家Yuk Yung;加州理工学院研究生Danica Adams;JPL研究科学家胡仁宇。加州理工学院为NASA管理JPL。

  该小组通过分析陨石以及利用火星探测器和轨道器提供的数据,研究了火星上各种形式(蒸气,液体和冰)随时间的水量以及行星当前大气和地壳的化学成分,尤其要注意氘与氢的比率(D / H)。

  水由氢和氧:H 2 O组成。但是,并非所有氢原子都是相同的。氢有两个稳定的同位素。绝大多数氢原子在原子核内只有一个质子,而一小部分(约0.02%)以氘或所谓的“重”氢存在,原子核中有质子和中子。

  较轻的氢(也称为pro)比重的氢具有更容易的时间将行星的重力逃逸到太空。因此,行星水通过高层大气逸出将在行星大气中的氘与氢之比上留下明显的烙印:将会留下大量的氘。

  但是,仅通过大气层流失的水既不能解释火星大气层中观察到的氘到氢的信号,也不能解释过去的大量水。取而代之的是,该研究建议将两种机制结合在一起-将水捕集到地壳中的矿物中以及将水损失到大气中-可以解释在火星大气中观察到的氘-氢信号。

  当水与岩石相互作用时,化学风化作用会形成粘土和其他含水矿物,这些矿物含有水作为其矿物结构的一部分。这个过程发生在地球和火星上。由于地球是构造活跃的,所以旧地壳不断融化到地幔中,并在板块边界形成新地壳,通过火山作用将水和其他分子循环回大气中。但是,火星大多在构造上是不活跃的,因此一旦发生表面的“干燥”是永久性的。

  Ehlmann说:“大气逃逸显然是造成失水的原因,但火星飞行任务的最后十年发现,事实是,存在着如此庞大的古代水合矿物储集层,其形成肯定会随着时间的推移而减少水的可利用性。”

  席勒说:“所有这些水在很早就被隔离了,然后再也没有循环出去。” 她说,这项研究依赖于陨石,望远镜,卫星观测数据以及火星探测器探测到的样本所获得的数据,说明了采用多种方法探测红色星球的重要性。

  Ehlmann,Hu和Yung之前曾合作进行研究,旨在通过追踪碳的历史来了​​解火星的可居住性,因为二氧化碳是大气的主要成分。接下来,研究小组计划继续使用同位素和矿物成分数据来确定含氮和硫的矿物的命运。此外,谢勒计划继续使用模拟火星风化过程的实验室实验,以及通过恒心流浪者对古代地壳的观测,继续研究火星地​​表水流失到地壳的过程。Scheller和Ehlmann还将协助“火星2020”行动,收集返回地球的岩石样本,这将使研究人员及其同事能够测试有关火星气候变化驱动因素的这些假设。

侵权请联系作者。发布者:admin,转转请注明出处:/kexue/543.html

联系我们

888-800-8888

在线咨询:点击这里给我发消息

邮件:admin@example.com

工作时间:周一至周五,9:30-18:30,节假日休息

关注微信