新的研究表明早期火星是温暖湿润的 有能力支持生命
2022-11-29 17:24:12来源：cnBeta
早期的火星可能是现代土卫六的温暖版本，如果不是更有希望的话，至少也是生命起源的一个地点。一项新的研究显示，火星出生时是湿润的，浓密的大气层使温暖到炎热的海洋存在了数百万年。这一发现最近发表在《地球和行星科学通讯》杂志上。为了得出这一结论，研究人员创建了第一个火星大气层演变的模型，该模型将与火星熔融形成有关的高温与第一个海洋和大气层的产生联系起来。
由于水蒸气会在大气层的较低高度凝结成云，这个模型表明，与现代地球类似，水蒸气集中在火星的低层大气中，而高层大气是"干燥的"。
另一方面，分子氢(H2)没有凝结，被带到火星的高层大气中，在那里流失到太空中。这一发现，即水蒸气凝结并保留在早期火星上，但分子氢没有凝结并逃逸，使得该模型能够与航天器的测量结果直接相关，特别是火星科学实验室的好奇号探测器。
"我们相信我们已经为火星最早的历史中被忽视的一章建立了模型，即火星形成后的那段时间。"SETI研究所的研究科学家Kaveh Pahlevan说："为了解释这些数据，原始的火星大气必须是非常密集的(超过现代大气密度的1000倍)，并且主要由分子氢(H2)组成。"
"这一发现非常重要，因为众所周知，H2在密集的环境中是一种强大的温室气体。这种稠密的大气将产生强大的温室效应，使非常早期的温热水海洋在火星表面稳定了数百万年，直到H2逐渐流失到太空。由于这个原因，我们推断--在地球本身形成之前，火星生来就是湿润的。"
该模型的数据源自于不同火星样本的氘氢(D/H)比率(氘是氢的重同位素)，包括火星陨石和好奇号所分析的样本。来自火星的陨石大多是火成岩--它们是在火星内部融化，岩浆上升到表面时形成的。
溶解在这些内部(源自地幔)火成岩样本中的水，其氘氢比与地球海洋的氘氢比相似，表明这两颗行星开始产生时的氘氢比相似，它们的水来自太阳系早期的同一来源。
相比之下，好奇号测量了火星表面30亿年前的古老粘土的D/H比率，发现这个数值是地球海洋的3倍左右。显然，在这些古老的粘土形成的时候，火星上的表面水圈相对于氢来说，已经大大浓缩了氘。已知产生这种水平的氘浓度(或"富集")的唯一过程是较轻的H同位素优先流失到太空。
该模型进一步表明，如果火星大气在形成时富含H2(并且密度是今天的1000倍以上)，那么表层水的氘含量自然会比内部富集2-3倍，再现观测结果。氘相对于分子氢(H2)更喜欢去到水分子中，而分子氢更喜欢吸收普通氢，并从大气层的顶部逃逸。
Pahlevan说："这是第一个发表的有关火星的大气模型，它自然地再现了这些数据，使我们有一些信心，我们所描述的演化情景与火星上的早期事件相一致。"
除了对行星上最早的环境感到好奇之外，富含H2的大气层在SETI研究所寻找地球以外的生命方面也很重要。可以追溯到20世纪中期的实验表明，与生命起源有关的前生物分子在这种富含H2的大气中很容易形成，但在贫H2(或更"氧化")的大气中就不那么容易了。这意味着早期火星是现代土卫六的温暖版本，如果不是更有希望，至少也是早期地球的生命起源地。
