火星早年擁有海洋

3 0年前，隕石獵人從南極冰場尋獲了一塊火星巖石。2 0 1 4年1 2月，來自加州大學(xué)圣地亞哥分校、美國航空航天局以及史密森學(xué)會的科學(xué)家對這塊巖石的最新分析揭示出了數(shù)十億年前的火星氣候記錄。他們報告了隕石內(nèi)所含礦物質(zhì)的詳細(xì)檢測數(shù)據(jù)，證據(jù)顯示，在那一時期好像有水沖刷了火星表面，火星上曾經(jīng)形成的生命可能就在那時出現(xiàn)了。

加州大學(xué)圣地亞哥分校的項目科學(xué)家，同時也是該報告的主要作者羅比娜·沙欣說：“隕石內(nèi)的礦物質(zhì)記錄了火星古代的化學(xué)簡況以及水和大氣相互作用的概貌?！?/p>

這塊1.3萬年前墜入地球的不太可愛的石頭看起來很像一顆土豆，有相當(dāng)久遠的歷史。它是人類擁有的最古老的火星隕石，是4 0億年前由火山噴發(fā)產(chǎn)生的一大塊凝固巖漿，科學(xué)家把它標(biāo)記為ALH8 4 0 0 1。從那時起，某種液體（很可能是水）滲過巖石內(nèi)的孔隙并且沉積了一些含有碳酸鹽和其他礦物質(zhì)的小顆粒。

碳酸鹽之間的細(xì)微差異取決于它們中碳原子和氧原子的來源。碳和氧都有較重和較輕的變種，又稱為同位素。同位素的相對豐度形成的化學(xué)特征可以通過詳細(xì)分析和精確測量來發(fā)現(xiàn)。

火星大氣層的主要成分是二氧化碳，但也包含一些臭氧。2 5年前，加州大學(xué)圣地亞哥分校的化學(xué)教授馬克·蒂門斯及其同事首次描述的物理化學(xué)現(xiàn)象表明，臭氧中氧同位素的平衡非常怪異，其中富含重同位素。

沙欣說：“當(dāng)大氣中的臭氧與二氧化碳發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時，臭氧把其同位素的怪異特性傳遞給了新的分子?！痹诘聡５卤ご髮W(xué)讀研究生時，她就研究了氧同位素的交換過程，在二氧化碳與水反應(yīng)生成碳酸鹽時，同位素的特征會繼續(xù)保留。

碳酸鹽中同位素的怪異程度反映了其形成過程中水和臭氧的存有量。這是一個被鎖定在穩(wěn)定礦物質(zhì)中的3 9億年前的氣候記錄。水越多，怪異的臭氧信號就越弱。

研究小組在隕石所含的碳酸鹽中檢測到了明顯的臭氧信號，這表明盡管那一時期火星上有水，卻不太可能存在浩瀚的海洋。不過，仍然可以證明早期的火星表面很可能存在面積較小的海洋。

“我們對同一樣本中的碳同位素進行的同步測量還得到了新的發(fā)現(xiàn)，即隕石中不同的礦物質(zhì)有各自獨立的起源?！鄙承勒f，“這些礦物質(zhì)向我們顯示了火星大氣中二氧化碳的化學(xué)組分以及同位素組分。”

雖然結(jié)構(gòu)體的生物起源被摒棄，但一些科學(xué)家認(rèn)為，隕石ALH8 4 0 0 1中含有碳酸鹽小管是存在微生物生命的潛在證據(jù)。2 0 1 4年1 2月1 6日，美國航空航天局宣布了另一個由“好奇”號發(fā)現(xiàn)的火星生命以甲烷形式存在的潛在證據(jù)。 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 生物通過吸食礦物質(zhì)來構(gòu)建自身的骨骼，因而沉積下了碳酸鹽，但研究小組對礦物質(zhì)的檢測結(jié)果并非如此。沙欣說：“我們檢測到的碳酸鹽不是來自生物體，里面異常的氧同位素告訴我們，這是非生物的碳酸鹽。”

通過利用多種方式對同位素進行檢測，化學(xué)家發(fā)現(xiàn)碳酸鹽中只含有微量碳-1 3，而氧-1 8含量豐富。也就是說，在火星大撞擊時期，其大氣中碳-1 3的含量要比現(xiàn)在少得多。

火星大氣層的大量流失或許已造成了其碳、氧同位素的相對豐度的改變。一般而言，液態(tài)水在寒冷的星球表面流動需要較厚的大氣層?！拔覀円呀?jīng)對太陽系中最早期的氧—水系統(tǒng)有了更加深刻而具體的認(rèn)識?！钡匍T斯說，“現(xiàn)在的問題是，地球和火星上什么時候開始有了水？火星上的水又到哪里去了？我們已經(jīng)取得了很大的進步，但仍有許多未解之謎?！?/p>