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陨石显示40亿年前火星或拥有富氧大气(图)

2013-06-22 06:16  来源:新浪   进入论坛评论

这是2000年2月8日由中国南极考察队在南极格罗夫山地区发现的火星陨石,国际编号GRV 99027

在古塞夫环形山开展考察的勇气号火星车,目前这辆火星车已经停止工作

新浪科技讯 北京时间6月21日消息,据英国广播公司网站报道,一项最新研究显示,在大约40多亿年前,火星大气中的氧含量可能曾经相当丰富,这远比地球上进化出富氧大气的时间要早得多。

这正是最近一篇发表在科学杂志上的文章所要表达的中心思想。这篇文章对比了火星陨石中保存的火星古代纪录与今天自动探测器在火星上对岩石进行的分析之后得到了这一结论。英国牛津大学的巴纳德·伍德(Bernard Wood)博士认为这一结果与主流观点认为火星曾经是一颗温暖,湿润,宜居的星球这一观点非常吻合。但是这一看法也遭到了其它科学家的质疑。

地球大气中高氧气含量的出现可能与生命的作用有关,而火星大气中的氧气来源则更有可能通过水的裂解产生。伍德教授和他在牛津大学的同事们检验了在地球上发现的火星陨石的化学成分,并将这一结果与美国宇航局勇气号火星车搜集的数据进行了对比。这两份样品都是火成岩(火山岩),但是两者之间却存在着地球化学方面的显著差异。举例而言,在火星古塞夫陨石坑内的岩石,其镍含量要比火星陨石中的含量高出大约5倍。

这就提出了一个问题,那就是这些火星陨石是否的确是这颗红色星球上火山运动的典型产物?

年轻和年老的岩石

伍德教授表示:“我们所要证明的是,火星陨石和火星地表的火山岩都同样来自火星内部深处,但是两者之间有所差异的地方是,火星地表的岩石来自一个更加富氧的环境,这可能是由富氧物质被再循环进入内部导致的。”他说:“这项发现是一个意外,因为从地质历史的角度上来说陨石是相对年轻的,其年龄一般是在1.8亿至14亿年之间。而勇气号在火星上检测的则是一些非常古老的岩体,其年龄超过37亿年。”

尽管研究者自己也承认,火星不同区域之间的宏观地质成分差异并无法完全予以排除,但研究组同时也在论文中指出,这种差异是由于俯冲作用导致的——也就是地表或近地表的岩石向深处循环俯冲的机制。

牛津大学的伍德教授,詹姆斯·塔夫(James Tuff)以及乔恩·韦德(Jon Wade)共同指出在火星地质历史早期曾经存在一个富氧的时期,当时这些地表岩石被卷入了浅地表下部并在大约40亿年前经由火山喷发作用重新被带到地面。相比之下,火星陨石便可以被作为一种年轻得多的火山岩样品,来自更深的火星内部深处,因此受到这一过程的影响深度就相对较小。尽管物质在富氧环境下很容易被氧化,但这种反应也并非一定会发生。

然而,在接受BBC记者采访时,美国新墨西哥大学弗朗西斯·麦克库宾(Francis McCubbin)教授却对此表达了自己的不同看法,他说:“我不同意这项研究的结论,即认为火星地质历史早期曾经存在过富氧的大气成分。我认为它最多只能说明当时火星的上地幔部分较之其内部深处更具有富氧环境,但这实际上并不需要更多的氧气成分来参与其中。”他说:“我同意这项工作的一个主要观点,那就是在火星内部深处存在着大量的氧化还原反应过程,并且这种机制可能对火星环境的宜居性具有重要意义,因为氧化还原反应在很多情况下可以被生命体用于获得能量或作为食物来源。”

最后他还补充道:“另外,尽管在文章中没有详细论及,但实际上早期的氧化环境下岩浆作用也将更容易产生水,这是另一种对于宜居性至关重要的物质。”

关于火星早期大气富氧可能性的其它解释,在接受BBC采访时伍德教授表示:“一种可能性是,火星本身一开始便是一颗具有氧化环境的行星,但这是非常不现实的。在我们的太阳系中的任何天体上或是任何一块陨石中都找不到氧化程度如此高的情况。”他说:“你并不需要很多氧气来实现这种状况,我是说你并不需要20%的大气氧含量。这需要取决于周围环境中的温度与水分含量。但是你的确需要一定程度的氧气来达成这种情况。而这种情况在当时的地球上的任何地区都没有成规模的出现,这一点非常有趣。”

伍德教授解释称,火星的红色调正是源自其地表强烈的氧化环境。而在数十亿年前,火星可能曾经是一颗温暖,湿润,并且同样有着铁锈般地面的星球,那时的地球则还远远没有达到大气中富含氧气的地步。他说:“一种我们能想象得到的得到氧气的方式是水的裂解——火星大气中的水汽分子会与太阳辐射发生反应,分子连接断开,并分别产生氢气和氧气。这样产生的这些产物中,大部分重新结合成为水。但是其中也会有一小部分的氢气会非常活跃,它们最终逃离了火星。这样便导致了火星大气中氢的缺失,氧便出现了相对富余。由于火星的引力仅相当于地球的1/3左右,因此氢可以相当容易的逃脱。所以,相比地球,在火星地质历史早期更加容易出现氧的富集。”(晨风)

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