“好奇号”发现火星地壳释放气体补充大气的证据

从早到晚

相较于地球大气，火星大气上氙和氪同位数的分布模式非常不同。尤其对于氙－129这种同位素，火星上含量反而更多


腾讯太空讯 据国外媒体报道，过去我们总认为，火星的大气在漫长的岁月里逐渐流失了。然而实际情况可能比这个单调的描述更加复杂有趣。证据就是美国航天局的好奇号火星漫游车最近的一些发现。根据这些发现，火星大气的成分是动态变化的，而火星表面长期的化学反应起到了重要的作用。这一发现来自火星车上的火星表面样本分析组件（SAM）。该组件主要用于研究火星大气中的氙和氪，这两种气体可被科学家用作调查火星大气演化与流失的示踪剂。
在此之前，我们对火星大气中氙和氪的了解主要来自两方面：来自火星的陨石和海盗号探测器所做的测量分析。美国航天局戈达德航天中心的Pamela Conrad是SAM任务的主要负责人，也是报告的主要作者。他表示，现在看来，早期有关火星上氙和氪的研究都只揭露了部分真相。SAM则第一次给一个全貌。科学家们感兴趣的一点就是火星大气中，氙和氪的各种同位素的比例。SAM团队开展了一系列实验，对火星大气内各种氙和氪的同位素进行了测量。这些实验很多都是团队首创，发表在《地球与行星科学快报》上的一篇文章对它们进行了详细地描述。
团队使用的测量方法称为静态质谱法，该方法特别适用于探测那些痕量的气体或是同位素。尽管静态质谱法不是什么新手段，SAM却是第一台在其他行星表面使用该方法进行测量的探测器。总而言之，新的分析印证了早前研究的一些结论，但有一些同位素的占比和预想的有出入。这些差异虽然微小却又十分惹眼，在寻找解释的过程中，研究者意识到，在火星表面的物质里，中子有可能从一种化学元素转移到另一种化学元素中。
具体而言，有些钡原子会放弃一个中子，而这些中子被氙俘获，使得氙－124和氙－126的占比有所增加。类似地，有一些溴原子放弃了中子，从而导致了氪－80和氪－82含量的异常水平。陨石撞击表土后，表土里的一部分气体可能会逃逸出来，进入到火星大气中。这些同位素可能就混在这里面。所谓表土，就是行星表面的土壤和破碎的岩石。SAM的测量提供了证据，证明一系列过程的存在。
这些过程很有意思，它们让火星表面的岩石与其它松散的物质动态地改变了氙和氪的同位素在火星大气中的含量，最终导致了现在的含量异常。相较于地球大气，火星大气上氙和氪同位数的分布模式非常不同。尤其对于氙－129这种同位素，火星上含量反而更多。
Michael Meyer是美国航天局总部下火星探索项目的首席科学家。他表示，好奇号的独到之处就是，毋需挪动位置，即能测出6到9种不同的氙和氪的同位素，这让科学家们能深入研究火星大气和表土的复杂反应。探索这些反应随着时间推移发生的变化能让我们能更好地理解行星的演化。（罗辑/编译）