针对亚北极的新研究可以揭示火星寒冷冰冷的过去

针对亚北极的新研究可以揭示火星寒冷冰冷的过去 几十年来,火星是否曾经孕育生命的问题一直吸引着科学家和公众的想象力。这一发现的核心是深入了解地球邻居火星过去的气候:这颗行星是否温暖潮湿,拥有与我们地球上相似的海洋和河流?还是寒冷而冰冷,因此可能不那么容易支持我们所知的生命?一项新的研究发现,火星上的土壤与加拿大纽芬兰的土壤有相似之处,都属于寒冷的亚北极气候。从美国宇航局好奇号漫游车看到的盖尔陨石坑边缘和坑底。图片来源:NASA/JPL-Caltech这项研究发表在7月7日的《通讯地球与环境》(Communications Earth and Environment)杂志上, 研究人员在地球上寻找与火星盖尔环形山具有相似物质的土壤。科学家经常利用土壤来描述环境历史,因为土壤中的矿物质可以讲述地貌随时间演变的故事。进一步了解这些物质是如何形成的,有助于回答有关这颗红色星球历史条件的长期问题。盖尔陨石坑的土壤和岩石提供了 30 亿年至 40 亿年前火星气候的记录,当时火星上的水量相对丰富这也是地球上首次出现生命的时期。"盖尔陨石坑是一个古湖床显然曾经有水存在。但水存在时的环境条件如何呢?"现就职于 DRI 的土壤学家和地貌学家安东尼-费尔德曼(Anthony Feldman)说。"我们永远也不可能找到与火星表面直接类似的东西,因为火星和地球的条件差别太大了。但我们可以研究地球条件下的趋势,并利用这些趋势尝试推断火星问题。"纽芬兰台地的研究地点。图片来源:Anthony Feldman/DRI美国国家航空航天局的好奇号漫游车自2011 年以来一直在调查盖尔陨石坑,并发现了大量被称为"X 射线无定形物质"的土壤材料。土壤中的这些成分缺乏矿物所特有的典型重复原子结构,因此不容易用 X 射线衍射等传统技术进行表征。例如,当 X 射线射向钻石等晶体材料时,X 射线会根据矿物的内部结构以特征角度散射。然而,X 射线无定形材料不会产生这些特征"指纹"。好奇号漫游车使用这种 X 射线衍射方法证明,在盖尔陨石坑测试的土壤和岩石样本中,X 射线无定形材料占 15% 到 73%。"你可以把 X 射线无定形材料想象成果冻,"费尔德曼说。"它是由不同的元素和化学物质组成的汤,它们只是相互滑过而已"。"好奇号"漫游车还对土壤和岩石样本进行了化学分析,发现无定形物质富含铁和二氧化硅,但缺乏铝。除了有限的化学信息外,科学家们还不了解这种无定形物质是什么,也不知道它的存在对火星的历史环境意味着什么。揭示更多关于这些神秘物质是如何形成并在地球上持续存在的信息,将有助于回答关于这颗红色星球的长期问题。费尔德曼和他的同事们走访了三个地方寻找类似的 X 射线无定形物质:纽芬兰格罗斯莫恩国家公园的台地、加利福尼亚州北部的克拉马斯山脉和内华达州西部。研究人员预计,这三个地点的蛇纹石土壤在化学性质上与盖尔陨石坑的 X 射线无定形物质相似:富含铁和硅,但缺乏铝。这三个地点还提供了一定范围的降雨、降雪和温度,有助于深入了解产生无定形物质并促进其保存的环境条件类型。在每个地点,研究小组都使用 X 射线衍射分析和透射电子显微镜对土壤进行了检查,这使他们能够更详细地观察土壤材料。纽芬兰的亚北极条件下产生的物质在化学性质上与盖尔陨石坑中发现的物质相似,但同样缺乏晶体结构。而加利福尼亚州和内华达州等气候温暖地区的土壤则不然。费尔德曼说:"这表明,需要有水才能形成这些材料。但需要在寒冷、接近冰点的年平均温度条件下,才能保存土壤中的无定形物质"。无定形材料通常被认为是相对不稳定的,这意味着在原子层面上,原子还没有组织成最终的、结晶的形式。费尔德曼说:"在动力学或反应速度方面,有某种东西正在减缓反应速度,从而使这些材料能够在地质时间尺度上保存下来。我们认为,非常寒冷、接近冰点的条件是使这些材料得以形成和保存的一个特殊动力学限制因素。"这项研究增进了我们对火星气候的了解。研究结果表明,盖尔陨石坑中这种物质的丰富程度与亚北极条件相符,类似于我们在冰岛等地看到的情况。编译自/ScitechDailyDOI: 10.1038/s43247-024-01495-4 ... PC版: 手机版:

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美国研究证实火星耶泽罗陨石坑存在过巨大湖泊 #两岸国际 美国有研究证实,火星赤道以北的耶泽罗陨石坑曾有巨型湖泊,及河流三角洲的推断无误,为研究火星是否存在过生命带来重大突破。 (1/30/19:41)

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“好奇号”漫游车发现火星地表存有令科学家困惑不已的甲烷成分 然而,"好奇号"上的便携式化学实验室(即"SAM"或"火星样本分析")不断在盖尔陨石坑表面附近嗅出甲烷气体的踪迹,这是迄今为止火星表面唯一检测到甲烷的地方。科学家认为,甲烷的来源可能是地下深处的水和岩石的地质机制。南美洲阿尔蒂普拉诺地区的基斯基罗盐滩上布满了卤水湖,它代表了科学家们认为火星盖尔陨石坑可能存在过的那种地貌,美国宇航局的好奇号漫游车正在探索火星盖尔陨石坑。图片来源:Maksym Bocharov如果这就是故事的全部,那事情就简单多了。然而,萨姆发现,甲烷在盖尔陨石坑的表现出人意料。它晚上出现,白天消失。它随季节波动,有时会飙升到比平时高 40 倍的水平。令人惊讶的是,甲烷并没有在大气中积聚:欧洲航天局(ESA)的ExoMars痕量气体轨道器被派往火星专门研究大气中的气体,但它没有探测到甲烷。为什么有些科学仪器能探测到红色星球上的甲烷,而有些却探测不到?美国宇航局南加州喷气推进实验室的好奇号项目科学家阿什温-瓦萨瓦达(Ashwin Vasavada)说:"这是一个情节曲折的故事。"甲烷让火星科学家们忙于实验室工作和计算机建模项目,这些项目旨在解释为什么这种气体表现奇怪,而且只在盖尔陨石坑被探测到。美国国家航空航天局(NASA)的一个研究小组最近分享了一项有趣的提议。这是一个模拟火星岩石样本,是由碎石和尘埃组成的"土壤"。这是科学家们用火星上普遍存在的一种叫做高氯酸盐的盐注入的五个样本中的一个。他们在马里兰州格林贝尔特的美国宇航局戈达德太空飞行中心的火星模拟舱中,将每个样本暴露在类似火星的条件下。上图样本中的脆性团块表明,由于盐的浓度太低,该样本中没有形成盐封。资料来源:美国国家航空航天局/亚历山大-帕夫洛夫《地球物理研究杂志》(Journal of Geophysical Research:该研究小组认为,无论是如何产生的甲烷都可能被封存在火星碎石(由碎石和尘土构成的"土壤")中可能形成的凝固盐下。当气温在温暖的季节或白天升高时,密封性减弱,甲烷就会渗出。在位于马里兰州格林贝尔特的美国宇航局戈达德太空飞行中心的行星科学家亚历山大-帕夫洛夫的领导下,研究人员认为,当密封件在压力下裂开时,例如,一辆小型越野车大小的漫游车驶过密封件时,气体也会喷涌而出。帕夫洛夫说,考虑到盖尔陨坑是火星上两个有机器人在地表漫游和钻探的地方之一,研究小组的假设可能有助于解释为什么只在盖尔陨坑检测到甲烷。(另一个是杰泽罗陨石坑,美国宇航局的毅力号漫游车正在那里工作,不过该漫游车没有甲烷探测仪器)。这是从火星模拟舱中取出的另一个模拟火星"土壤"样本。表面被一层坚固的盐壳密封。亚历山大-帕夫洛夫和他的团队发现,样品在类似火星的条件下放置 3 到 13 天后,只有当高氯酸盐浓度达到 5%到 10%时,才会形成这样的分层。样本中央用金属镐划过的地方颜色较浅。浅色表明表层下的土壤更干燥,样本从模拟舱中取出后,表层立即吸收了空气中的水分,变成了棕色。资料来源:美国国家航空航天局/亚历山大-帕夫洛夫帕夫洛夫将这一假设的起源追溯到他在2017年领导的一项与此无关的实验,该实验涉及在注入盐分的模拟火星永久冻土(冻土)中培育微生物,而火星永久冻土的大部分都是盐分。他的同事们测试了生活在咸水湖和地球上其他富盐环境中的被称为嗜卤菌的细菌是否能在火星上类似的条件下茁壮成长。微生物生长的结果并不确定,但研究人员注意到了一些意想不到的现象:土壤表层形成了一层盐壳,因为含盐的冰升华了,从固态变成了气态,并留下了盐。帕夫洛夫说:"我们当时并没有多想。"但他想起了 2019 年的土壤结壳,当时萨姆的可调激光光谱仪探测到了无人能解释的甲烷爆发。"就在那时,我的脑海中闪现出一个念头。就在那时,他和一个团队开始测试能够形成和破解硬化盐封的条件。"好奇号旨在回答这个问题:火星是否曾经有过适宜的环境条件来支持被称为微生物的小生命形式?在执行任务的早期,好奇号的科学工具发现了火星上过去宜居环境的化学和矿物证据。它将继续探索火星可能是微生物生命家园时期的岩石记录。资料来源:美国国家航空航天局帕夫洛夫的研究小组测试了五份永久冻土样本,其中注入了不同浓度的高氯酸盐,这种盐在火星上广泛存在。(今天的盖尔陨石坑可能没有永久冻土,但这些封印可能是很久以前盖尔陨石坑更冷更冰的时候形成的)。科学家们在美国宇航局戈达德分部的火星模拟舱内将每个样本暴露在不同的温度和气压下。团队定期向土壤样本下方注入甲烷类似物氖,并测量其下方和上方的气体压力。样本下方的压力越高,说明气体被困住了。最终,在类似火星的条件下,只有在高氯酸盐浓度为 5%至 10%的样本中,才会在 3 至 13 天内形成密封。这比好奇号在盖尔陨石坑测量到的盐浓度要高得多。但那里的碎屑岩富含一种不同类型的盐矿物硫酸盐,帕夫洛夫团队接下来要测试的是硫酸盐,看看它们是否也能形成封印。提高我们对火星上甲烷生成和破坏过程的了解是2022 年 NASA 行星任务高级审查提出的一项关键建议,而像帕夫洛夫这样的理论工作对这项工作至关重要。不过,科学家们表示,他们还需要更加一致的甲烷测量结果。SAM 每年只嗅探甲烷几次,因为它的主要工作是从地表钻取样本并分析其化学成分。戈达德的查尔斯-马莱斯平(Charles Malespin)是 SAM 的首席研究员,他说:"甲烷实验是资源密集型的,因此我们在决定进行实验时必须非常有策略。"然而,科学家们说,举例来说,要测试甲烷水平飙升的频率,就需要新一代的地表仪器,从火星上的许多地方持续测量甲烷。瓦萨瓦达说:"甲烷方面的一些工作必须留给未来的地表航天器去做,它们更专注于回答这些具体问题。"编译来源:ScitechDaily ... PC版: 手机版:

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陨石大爆炸:NASA InSight 的地震数据如何改写火星历史

陨石大爆炸:NASA InSight 的地震数据如何改写火星历史 InSight任务的最新发现显示,火星每年经历280至360次重大陨石撞击,远远超过了之前根据卫星图像做出的估计。这种地震方法为确定火星和其他行星表面的日期提供了一种新方法。图片来源:NASA / JPL - Caltech这一新的认识源于 InSight 的地震仪捕捉到的地震数据,这些数据为确定整个太阳系行星表面的年代提供了一种更有效的方法。这项新研究由伦敦帝国学院和苏黎世联邦理工学院的科学家领导,是美国国家航空航天局(NASA)"洞察"号(InSight)任务的一部分,它揭示了陨石撞击造成的"火星地震"在火星上发生的频率。研究人员发现,火星每年要经历大约 280 到 360 次陨石撞击,产生的陨石坑直径超过 8 米,震撼着这颗红色星球的表面。这些火星地震是由InSight的"地震仪"(一种能够测量最轻微地面运动的仪器)探测到的,其发生率超过了之前根据火星表面卫星图像做出的估计。这些陨石坑是 2021 年 9 月 5 日流星体撞击火星形成的,是美国宇航局的 InSight 首次探测到的。这张由美国宇航局火星勘测轨道飞行器拍摄的增强彩色图像用蓝色突出显示了被撞击扰动的尘埃和土壤,以便让人眼更清楚地看到细节。图片来源:NASA/JPL-Caltech美国宇航局/JPL-加州理工学院/亚利桑那大学研究人员说,这些地震数据可能是测量陨石撞击率的更好、更直接的方法,可以帮助科学家更准确地确定太阳系行星表面的日期。该研究的共同第一作者、伦敦帝国理工学院地球科学与工程系副研究员纳塔利娅-沃伊奇卡博士(Dr. Natalia Wojcicka)说:"通过使用地震数据来更好地了解陨石撞击火星的频率以及这些撞击是如何改变火星表面的,我们可以开始拼凑出这颗红色行星的地质历史和演变时间表。"你可以把它想象成一种'宇宙时钟',帮助我们确定火星表面的日期,或许还能进一步确定太阳系其他行星的日期。"这项研究发表在今天(6 月 28 日)出版的《自然-天文学》杂志上。拼贴图显示美国宇航局"洞察"号(InSight)着陆器上的地震仪首先探测到的三颗流星体撞击,随后被该局的火星勘测轨道器使用其 HiRISE 相机捕捉到。图片来源:NASA/JPL-Caltech/亚利桑那大学多年来,科学家们一直利用火星和其他行星表面的陨石坑数量作为"宇宙时钟"来估算行星的年龄较老的行星表面比较年轻的行星表面有更多的陨石坑。为了用这种方法计算行星年龄,科学家们传统上使用基于月球上的陨石坑的模型来预测不同大小的陨石撞击随着时间推移的速度。要将这些模型应用到火星上,需要根据大气层如何阻止最小的撞击物撞击火星表面,以及火星的大小和在太阳系中的位置的不同进行调整。对于宽度小于 60 米的小陨石坑,火星科学家还能够利用卫星图像观察新陨石坑形成的频率,但通过这种方法发现的陨石坑数量远低于预期。艺术家描绘的在火星表面运行的 InSight 着陆器。InSight是"利用地震勘测、大地测量学和热传输进行内部探测"的简称,它是一个着陆器,旨在对火星进行自45亿年前形成以来的首次彻底检查。图片来源:NASA/JPL-Caltech这项新研究是了解火星地震活动和内部结构的"洞察者"(InSight)任务的一部分,研究人员发现了一种以前从未认识到的地震信号模式,这是陨石撞击产生的。与典型的地震信号相比,这些信号的高频波比例更大,而且还具有其他特征,因此被称为"极高频"火星地震。研究人员通过观察卫星图像捕捉到的新形成的陨石坑,发现流星体撞击的速度高于之前的估计,并且与月球表面陨石坑的推断数据一致。这凸显了以前的模型和估计的局限性,以及需要更好的模型来了解陨石坑的形成和陨石对火星的撞击。为了解决这个问题,科学家团队利用美国宇航局的InSight着陆器及其极其灵敏的地震仪SEIS来记录可能由陨石撞击引起的地震事件。SEIS 检测到了这些频率极高的火星地震所特有的地震特征,研究人员发现这些特征表明是流星体撞击,与其他地震活动不同。利用这种新的撞击探测方法,研究人员发现了比卫星成像预测更多的撞击事件,特别是对于产生只有几米宽陨石坑的小型撞击。研究报告的合著者、伦敦帝国学院地球科学与工程系的加雷思-柯林斯教授说:"事实证明,SEIS仪器在探测撞击方面取得了令人难以置信的成功如果我们想了解撞击发生的频率,聆听撞击似乎比寻找撞击更有效。"研究人员认为,在未来的着陆器上部署更小、更经济实惠的地震仪,可以进一步加深我们对火星撞击率和内部结构的了解。这些仪器将帮助研究人员探测到更多的地震信号,为了解火星和其他行星的陨石撞击及其内部结构提供更全面的数据集。沃伊奇卡博士说:"为了了解行星的内部结构,我们使用了地震学。这是因为当地震波穿过或反射行星地壳、地幔和地核中的物质时,它们会发生变化。通过研究这些变化,地震学家可以确定这些层是由什么构成的,有多深。""在地球上,通过查看遍布全球的地震仪的数据,你可以更容易地了解我们星球的内部结构。然而,火星上只有一个SEIS。为了更好地了解火星的内部结构,我们需要更多分布在火星上的地震仪。"除了发表在《自然-天文学》上的新研究之外,该团队还参与了今天发表在《科学进展》上的另一项研究,该研究利用"洞察"号记录的图像和大气信号来估算火星上撞击发生的频率。尽管采用了不同的方法,但这两项研究都得出了类似的结论,从而加强了总体研究结果。编译自/ScitechDaily ... PC版: 手机版:

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