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研究发现,火星可能在其地壳下隐藏着海洋

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查看18251 | 回复0 | 2022-1-24 16:32:45 | 显示全部楼层 |阅读模式
毕竟,它可能并没有丢失到太空中。


这张火星马赛克由大约 100 张维京轨道器图像组成。 (图片来源:NASA/JPL-Caltech/USGS)
一项新的研究发现,海洋的水量可能仍然埋在火星的地壳中,而不是像以前长期以来认为的那样流失到太空中。

美国宇航局在一份声明中说,先前的工作发现火星曾经足够潮湿,可以用大约 330 到 4,920 英尺(100 到 1,500 米)深的海洋覆盖其整个表面,其中的水量约为地球大西洋的一半。由于地球上几乎所有有水的地方都有生命,火星上的水历史提出了火星曾经是生命家园的可能性——并且可能仍然存在。

然而,火星现在又冷又干。此前,科学家们认为,在这颗红色星球失去保护磁场后,太阳辐射和太阳风会剥夺它的大部分空气和水分。火星在其大气中仍然拥有大量的水,而冰只会用大约 65 到 130 英尺(20 到 40 m)厚的全球水层覆盖它。

但最近的研究结果表明,火星不可能将所有的水都流失到太空中。来自美国宇航局的MAVEN(火星大气和挥发性演化)任务和欧洲航天局的火星快车轨道器的数据显示,如果水从这颗红色星球的大气层中消失,火星将失去大约 10 到 82 英尺(3在 45 亿年的过程中达到 25 m) 的深度。

现在科学家们发现,火星曾经拥有的大部分水可能仍然隐藏在红色星球的地壳中,被锁在火星表面下方岩石的晶体结构中。他们在 3 月 16 日的《科学》杂志和月球行星科学会议上详细介绍了他们的发现。

研究人员利用火星探测器和绕火星运行的航天器的数据,以及来自火星的陨石,开发了一个红色星球的模型,估计它开始时有多少水,以及随着时间的推移它可能流失多少。这种损失背后的潜在机制包括水逃逸到太空中,以及以化学方式掺入矿物质中。

科学家估计火星损失了多少水到太空的一种方法是分析其大气和岩石中的氢含量。每个氢原子在其原子核内都含有一个质子,但有些氢原子拥有一个额外的中子,形成一种称为氘的同位素。常规的氢比重的氘更容易脱离行星的引力。

通过比较火星样本中较轻的氢和较重的氘原子的水平,研究人员可以估计这颗红色星球随着时间的推移可能损失了多少常规氢。由于每个水分子由两个氢原子和一个氧原子组成,因此这些对火星氢损失的估计反映了火星水消失了多少,因为太阳辐射将火星上的水分解成氢和氧分子。

在这项新研究中,科学家们发现化学反应可能导致 30% 到 99% 的水最初不得不被锁定在矿物中并埋在地壳中。然后任何剩余的水都流失到太空中,这解释了火星上看到的氢与氘的比例。

总而言之,研究人员建议火星在大约 41 亿到 37 亿年前的诺亚纪时期损失了 40% 到 95% 的水。他们的模型表明,这颗红色星球上的水量在大约 30 亿年前达到了目前的水平。

“火星基本上在 30 亿年前就变成了我们今天所知的干燥、干旱的星球,”研究的主要作者、帕萨迪纳加州理工学院的行星科学家 Eva Scheller 告诉 Space.com。

谢勒指出,由于火星在遥远的过去向太空流失水分的速度存在不确定性,对埋在火星地壳中的水量的新估计范围很广。她解释说,美国宇航局的恒心漫游车于 2 月登陆火星,可以帮助完善这些估计,“因为它将前往火星地壳最古老的部分之一,因此可以帮助我们确定过去的失水过程到地壳好多了。”

谢勒警告说,尽管火星拥有的大部分水可能仍被锁在地壳内,但这并不意味着未来任何前往这颗红色星球的宇航员会发现很容易提取这些水来帮助他们在那里生活。

“总而言之,火星地壳中仍然没有很多水,所以你必须加热很多岩石才能获得可观的水量,”谢勒说。

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