火星:富含氧氣,維持生命的液態水?

火星:富含氧氣,維持生命的液態水?

火星:富含氧氣,維持生命的液態水?

描述火星上可能存在含氧水的條件的模型挑戰了關於火星宜居性的傳統觀念

加州理工學院和噴氣推進實驗室(噴氣推進實驗室是加州理工學院為美國國家航空和宇宙航行局(NASA)管理的實驗室)的科學家們領導的一個研究小組計算出,如果火星上存在液態水,在特定條件下,它可能包含比之前認為的更多的氧氣。根據該模型,理論上,這些水平甚至可能超過支持簡單有氧生活所需的閾值。

這一發現與目前公認的對火星及其承載宜居環境潛力的看法背道而馳。火星上是否存在液態水並不是確定的。考慮到火星的大氣比地球稀薄160倍,而且主要是二氧化碳,研究人員長期以來一直不相信火星可能是含氧的。加州理工學院地球生物學教授伍迪•費舍爾(Woody Fischer)表示:“在確定一個環境的宜居性時,氧氣是一個關鍵因素,但在火星上相對稀缺。“從來沒有人想到過,溶解氧的濃度需要有氧呼吸理論上存在火星上,”噴氣推進實驗室的Stamenković得到補充道,《自然地球科學》雜誌的主要作者。

在火星上發現液態水是美國宇航局火星計劃的主要目標之一。最近幾個月,一艘歐洲航天器的數據顯示,液態水可能存在於火星南極冰層之下。人們還假設水可能存在於含鹽的地下水池中,因為高氯酸鹽(氯和氧的化合物)已經在火星的不同地方被發現。鹽降低了水的凝固點,這意味著水中含有高氯酸鹽可能會保持液態,儘管火星上的溫度極低,在赤道上的夏夜仍然會降到零下100華氏度。假想的鹽水是費舍爾和Stamenković感興趣。氧氣從大氣中進入水中,擴散到液體中,以維持水和空氣之間的平衡。如果鹽水足夠接近火星土壤表面,那麼它就能有效地從稀薄的大氣中吸收氧氣。

找出多少可以吸收氧氣,Stamenković,費舍爾,和他們的同事邁克爾Mischna在噴氣推進實驗室和劉易斯·沃德(MS的14個博士的17)哈佛大學做了兩件事:首先,他們建立了一個化學模型描述氧氣溶解在鹽水溫度低於水的冰點。其次,他們研究了火星的全球氣候,以及過去兩千萬年間火星的變化情況。溶解度和氣候模型結合在一起,使得研究人員能夠推斷出火星上的哪些區域最能夠維持高氧溶解度,無論是在今天還是在地球最近的地質歷史時期。

研究小組發現,在足夠低海拔(大氣厚)和在足夠低的溫度下(氧氣等氣體更容易保持在液體溶液),意外高數量的氧氣可以存在於水,幾個數量級高於閾值需要有氧呼吸在今天地球上的海洋。此外,在過去的兩千萬年間,隨著火星軸線的傾斜發生變化,這些區域的位置也發生了變化。在此期間,最高的氧溶解度發生在過去500萬年。

結果可以告知未來火星任務通過提供更好的目標探測器尋找過去或現在的居住環境的跡象,Stamenković說。


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