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《科学》:火星上存在大量水,但都躲到地底下去了

CHEN

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几十亿年前,火星的颜色还不是红色,而是和地球一样的蔚蓝。根据仍然在地表发现的证据,大量的水流经火星地表,形成水池、湖泊和深海。

那么,水都到哪儿去了?

现在,根据昨日《科学》刊登的一项新研究显示,火星水的很大一部分(30%~99%)被困在星球外壳的矿物质中。这项研究挑战了当前火星的水逃逸到太空的理论。

团队发现,大约40亿年前,火星上有足够的水,覆盖了整个星球,体积大约相当于地球大西洋的一半。但是,10亿年后,火星变成了现在的干旱模样。

此前,科学家试图用火星低重力导致水逃逸到太空来解释,虽然确实有一些水以这种方式离开了火星,但现在看来,这种逃逸不能解释大部分的水损失。

该小组通过对陨石的分析以及使用火星漫游车和轨道飞行器提供的数据,研究了火星上所有形式(蒸汽、液体和冰)的水的数量以及地球当前大气和地壳的化学成分,特别是氘与氢的比例(D/H)。

水(H2O)由氢和氧组成。然而,并不是所有的氢原子都是平等的。氢有两种稳定的同位素。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%)以氘的形式存在,氘在原子核内有一个质子和一个中子。

重量较轻的氢比重量较重的氢更容易脱离行星的重力进入太空,所以就算发生逃逸,也将有一大部分氘留下。

然而,仅仅通过大气的水的损失不能解释火星大气中观察到的氘氢信号和过去的大量水。相反,这项研究提出,两种机制的结合——在行星外壳的矿物中捕获水和向大气中流失水——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,化学风化形成粘土和其他含水矿物,这些矿物的结构中含有水,这个过程在地球和火星上都有发生。因为地球的构造是活跃的,旧地壳不断融化到地幔中,并在板块边界形成新的地壳,通过火山活动将水和其他分子循环回大气。然而,火星大部分在构造上是不活跃的,因此一旦发生,表面的“干燥”将一直持续。

研究人员总结称,“所有这些水很早就被隔离了,然后再也没有循环回来。”

编译/前瞻经济学人APP资讯组

原文链接:

http://dx.doi.org/10.1126/science.abc7717


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