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科学家首次测得火星早期温度 曾是温暖湿润星球

http://www.kexue.com 2011-10-14 09:43:35 搜狐科学  发表评论


火星陨石ALH84001受撞击脱离火星

ALH84001中含有的碳酸盐矿物

  据国外媒体报道,美国研究人员采用新技术首次成功测得火星早期的表面温度,研究结果表明,火星曾经是一个温暖湿润的星球。此项研究报告发表在最新一期的《美国国家科学院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences)杂志上。

  美国加州理工学院的一个研究小组通过分析一个形成于40多亿年前的火星陨石中含有的碳酸盐矿物,确定该矿物质形成于大约18摄氏度(64华氏度)的有水环境中。该研究报告的合著者、地质生物学教授伍迪·菲舍尔(Woody Fischer)说: “太棒了,18摄氏度不是特别寒冷也不是特别炎热,这是一个了不起的结果!”

  研究人员称,了解火星的温度对了解该星球过去的气候是至关重要的,关系到火星是否确实曾经存在液态水的问题。在此之前,火星探测器和轨道飞行器已经在火星上发现了古三角洲、河流迹象、湖底和矿藏,表明火星上曾经有水流。因为火星现在的平均气温为63摄氏度,在过去存在液态水表明气候比现在温暖湿润,但是一直以来欠缺证明这种观点的直接数据。菲舍尔说: “新发现表明火星曾经是一个温暖、多雨的星球。”

  虽然这一发现只是一个数据,但它是迄今为止第一个也是唯一的一个证明火星曾经有液态水的直接证据。此项研究报告的合著者、加利福尼亚理工学院的地质化学家约翰·艾勒(John Eiler)说: “这证明,在火星历史的早期,火星上至少有一个地方能够保持至少几个小时到几天的类似地球的气候。”

  研究人员分析了1984年在南极冰盖中发现的火星陨石“阿兰山84001”(Allan Hills 84001,简称ALH84001)。研究人员分析称,该陨石可能形成于火星表面以下几十米深处,由于受撞击脱离火星来到地球上。这块马铃薯状的陨石在1996年成为头条新闻,因为美国航天局的科学家宣布从”ALH84001”中找到了早期火星生命存在的证据,引起人们极大兴趣。科学家研究该陨石时发现了一些小球体,它们看起来像细菌化石,并声称它们是外星生命。小球体中含有碳酸盐矿物,起源一直是个谜。对于ALH84001陨石中的碳酸盐矿物是如何形成的,科学家们提出了无数的假设,他们都从碳酸盐形成温度入手。一些科学家说,碳酸盐丰富的岩浆冷却和结晶后形成了这些矿物质;也有人认为,碳酸盐形成于热液过程中的化学反应;还有一种说法是,盐溶液沉淀后形成了碳酸盐。科学家认为碳酸盐矿物形成过程所需的温度范围是零下几摄氏度到700摄氏度以上。从各方面提出疑问,尚无最后结论。艾勒说:“所有这些观点都有可取之处。”

  寻找测温方式可以缩小碳酸盐形成的温度范围。研究人员转向利用成群同位素测温,这种技术由艾勒和他的同事开发,已得到多次应用,包括恐龙的体温测量,以及确定地球的气候历史。有了成群同位素测温技术的支持,研究人员重点测量ALH84001中的碳酸盐样品中的稀有同位素氧18分子(oxygen-18)8和碳13分子(carbon-13)的浓度。碳酸盐含有碳原子和氧原子,两种稀有同位素相互结合聚集在一起。温度越低,同位素越容易聚集。因此,确定聚集的同位素数量就可以测得温度。研究人员测得的温度为18摄氏度左右,排除了之前关于碳酸盐形成的假说。艾勒说:“有很多观点都不攻自破了。气候温和意味着碳酸盐必须在液态水中形成,没有水溶液,即使温度达到18摄氏度,也不可能形成碳酸盐矿物。” 新的数据还表明,在水中形成矿物质后,填充了地表以下的微小裂缝和岩石内的小孔。由于水分蒸发,岩石释放出二氧化碳,水中的溶质变得更加集中。矿物质然后与溶解的碳酸根离子结合,生成碳酸盐矿物,水分继续蒸发。因此,火星陨石ALH84001中的碳酸盐岩很可能形成于18摄氏度的火星近地表水环境中。

  这种潮湿而温暖的环境会是生命的栖息地吗?研究人员称,火星上这些条件将不会维持足够长的时间,让生命成长或发育。可能在几个小时或几天时间里,水就蒸发干了。不过,这些结果证明火星上曾经有一段时间拥有类似地球的环境。

  据悉,ALH84001被认为是太阳系最古老的石头,形成于40亿年之前,大概在1.5亿年之前受撞击脱离火星,在经历漫长的星际旅行之后,在13000年之前到达地球。当时,它尖啸着穿过地球的大气层,坠落在南极洲的冰天雪地上,冰层运动将其带上了地表,终于在1984年12月27日被探险家发现。根据一项对其宇宙射线暴露情况的研究表明,在坠落之前,它一直以紊乱的轨道环绕太阳运行了1600万年。一开始以为这块陨石是来自4 Vesta小行星的,但后来证实是来自火星的。1994年,ALH84001由“奇石”状态变身火星陨石之后,被划分为12块陨石中年代最久远者。实际上,它是现在已知的来自所有行星(包括地球)的石头中的最古老者。1996年,美国一个科学家小组在《科学》杂志上发表文章称,从这块陨石中发现了微生物化石,并认为它是“早期火星上的原始生命的证明”,这一块看起来有些怪的小石头突然变得备受关注,它不但占据了报纸和晚间新闻的头条,还引发了人们探索地外生命的热潮。(尚力)

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