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火星所有海洋就這樣一點點被吸干

火星的環境最接近地球,為何如今卻是一片荒涼乾燥的景象?對此,科學家提出了一種新理論。

在火星剛剛形成的時候,它就命中注定終將成為一個冰冷、乾燥的星球。

一項新研究發現,曾經蕩漾沖刷著火星表面的水,在幾十億年前被乾燥饑渴的火星岩石像海綿一樣吸收掉,然後深深地埋藏到這顆紅色星球的地幔之中。

火星表面曾經存在過的水一部分蒸發到太空中,一部分以冰雪的形式隱藏鎖定在火星地下的近地面區域,但火星岩石的乾燥機制極為強大,大部分的水損失都是乾燥岩石導致的。

本次研究報告主要作者、英國牛津大學地質學家瓊恩·韋德,通過電子郵件對太空網的記者說:「火星的水是被岩石吸收到火星地幔中去的,這一情況看起來是無可避免的。」

火星在形成之後不久的一段時間裡,曾經是一顆相對溫暖及濕潤的星球,完美地擁有厚密的大氣層、河流、湖泊,甚至有可能存在海洋。但是,這種非常適宜生命存在的環境並沒有存在很長時間。大約在37億年前,這顆紅色星球的大部分大氣層,以及差不多全部星球表面的水,竟然消失了。

科學家認為,導致火星出現這種變化的一個關鍵因素是,火星「內部發電機」關閉了,這就導致火星喪失了行星環球磁場。這裡所說的「內部發電機」其實是比喻星球內部能夠自轉的金屬核心。磁場產生的原理就是金屬核心自轉形成磁力線,並進而形成全球磁場。

太陽在活動過程中會向宇宙空間放射出帶電粒子流,也就是太陽風,火星地磁場的存在能夠保護火星的大氣層不會被太陽風吹走。火星磁場消失之後,火星大氣層就被太陽風吹得乾乾淨淨,沒有大氣層的火星變得越來越冰冷、越來越乾燥。地球的質量大約是火星10倍,因此導致地球能夠持續地擁有運動的「發電機」以及地磁場。

地球的固態鐵內核大致和月球一樣大,被液態的一種鐵合金所包圍,對流驅動外核運動產生地磁場。

火星表面的水部分進入了地下,以冰的形式貯藏到了今天。部分水在太陽輻射的作用下分解為氫原子及氧原子,並逃逸到太空,構成了該行星的空氣主體。

研究人員通過建模方式,對液態水與古老地球表面熔岩、液態水與古老火星表面熔岩之間的相互作用方式進行研究發現,在火星表面發生的相互反應能夠產生密度更大,含鐵更多的含水礦物質,這也就是為什麼火星地幔的含鐵豐富程度為地球的兩倍。

韋德說,這種差異導致了極其嚴重的後果。「早期地球表面的含水岩石傾向於處在地球的表面,直到喪失水分之後,岩石才會下沉到地球表面之下,這就為水分留在地球表面提供了一個渠道。」他說:「但是,在古老的火星上,這些含水岩石因為富含大密度礦物質而沉入到火星地幔中並將水分鎖定在地幔,導致水分永久地從火星地表消失了。」

可否宜居最為關鍵

英國牛津大學地質學家瓊恩·韋德認為,火星上曾經存在過深達3000米的環球海洋,但是因為火星上這種岩石與水之間的相互反應極為高效,巨量的水分就通過這個過程被隔離到了火星地幔中。

《自然》於2017年12月20日在線刊發了這個新的研究報告。這項新研究能夠幫助研究人員更好地理解,為什麼地球能夠繼續保有支持地表生命存在的能力,而火星及金星卻走上了它們自己的命運歧路。他補充說,這項研究還能夠幫助天體生物學家調查研究行星是否可能具有宜居性。

「在評估一顆行星是否適於生命長期進化時,可能我們要考慮的問題不單單是行星所在空間位置、體積、化學構成是否合適。」韋德說:「很多細微之處也極為重要,例如岩石加積歷史以及地幔岩石化學構成。這些細微之處能夠發揮重大影響,決定著星球表面是否能夠長期保有水分,而水分又與複雜生命的進化存在著關聯。」

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