火星黏土动画

远古时期,水汽充沛的火星并非一直是酸性浴

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在最初的《星际迷航》系列中,有一个不太委婉的剧集,嬉皮士劫持了企业号,前往一颗看起来像天堂的星球,但结果却是一个阴暗、酸液浸泡的炼狱。在过去的两年里,一个类似的寓言在火星科学中上演。研究人员被火星过去类似地球的迹象所吸引,最终发现了古代温和海浪和温暖天空的确凿遗迹:特别是硫酸盐沉积物。然而,为了形成这些硫酸盐,远古海洋必须足够酸性,足以烧伤皮肤。

但另一种矿物——最近才完全绘制出来的黏土——讲述了一个不同的故事。它们表明,甚至在硫酸盐时代之前,火星就被足够安全的水浸透,可以把手浸入其中。“黏土表明与大量水发生了蚀变,”巴黎-南大学的弗朗索瓦·普莱特(Fran¿ois Poulet)说,他是发现团队的成员。“硫酸盐表明了火星气候的第二步。”

20世纪70年代中期的海盗号任务和随后的地面望远镜观测看到了黏土的迹象,但它们是模棱两可的,美国宇航局轨道运行的火星全球勘测者号和火星奥德赛号探测器上的中红外光谱仪一无所获。欧洲航天局火星快车轨道飞行器上的OMEGA光谱仪已经到达了光谱仪从未到达的地方,覆盖了近红外波长,并提供了比早期仪器高10倍的分辨率。它去年首次探测到黏土(技术上称为层状硅酸盐),但数据零星,一些科学家怀疑黏土仅仅是表面层,是逐渐风化的结果,而不是彻底浸泡的结果。


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在9月举行的美国天文学会会议上,普莱特描述了黏土现在如何在许多分散的小露头以及陨石坑碎片和岩层中出现——这证明了大量的沉积物。地形似乎是这颗行星上最古老的地形,这反驳了一个渐进的过程。“它们位于更古老、看起来更破旧的暴露区域,”圣路易斯华盛顿大学的地质学家雷·阿维德森(Ray Arvidson)说。这些区域没有硫酸盐。几乎所有化学变种的黏土都有代表,尤其是蒙脱石,它在地球上形成于中性至碱性水中。除了古代沉积物外,OMEGA还看到了来源不明的深色黏土薄涂层。

可以肯定的是,从轨道上测量的光谱可能难以解释,黏土还有待地面探测器证实。美国宇航局约翰逊航天中心的矿物学家理查德·莫里斯(Richard Morris)说,“对于像层状硅酸盐这样重要的东西,我希望看到两件事指向它”——也就是说,两条独立的证据线。喷气推进实验室的戴安娜·布莱尼(Diana Blaney)是火星探测漫游车团队的成员,她在9月份的会议上令人兴奋地宣布,勇气号漫游车发现的一块名为“独立号”的岩石,类似黏土。明年3月,美国宇航局的火星勘测轨道飞行器预计将抵达,它携带的光谱仪覆盖与OMEGA相同的波长,但分辨率是OMEGA 的10倍——而且,至关重要的是,视角不同。结合两种仪器的数据将有助于分离大气尘埃的混淆效应。

另一个问题是,火星上常见但在地球上未知的新型化学物质是否会愚弄地质学家。美国宇航局计划在2007年发射一个着陆器,对火星土壤进行实验。“凤凰号”之所以如此命名,是因为它基本上是1999年命运多舛的火星极地着陆器的复制品,它携带了四小瓶水来润湿土壤并测量其pH值和成分。

如果研究人员证实黏土存在,那么火星科学中最伟大的谜团之一将加深——具体而言,是碳酸盐的缺乏。“如果你有碱性溶液,你应该得到碳酸盐,那么碳酸盐在哪里?”普莱特问道。“这显然是一个问题。”也许只需要一个更灵敏的仪器才能找到它们,或者也许早期的火星,由于一些仍然未知的原因,不如科学家们怀疑的那样像伊甸园。

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