川陀太空(Everett)尽管如今火星的表面贫瘠、寒冷、不适居住,但有一系列证据指出,它曾经是一个温暖、湿润、拥有流水的行星。这些水去哪里了?这个问题始终难以解决。然而,《自然》最新刊登的一项研究指出,这些水目前正被封闭在火星的岩石里。牛津大学地球科学系的科学家们提出,火星地表和水发生反应,并将其吸收,在这一过程中增强了岩石的氧化,使得在这颗行星上生命难以生存。之前的研究已经显示,在火星磁场消失时,大部分水已经因为太阳风或变成了表面冰,丢失在了太空中。然而,这些理论无法解释所有水的去向。
牛津大学地球科学系的NERC研究员JonWade博士领导的团队坚信行星矿物学可能会对这个问题有一个解答。他们借用了研究地球岩石组分的模型,以计算究竟有多少水会在和岩石反应的过程中从火星表面耗散。
科学家还评估了岩石温度、表面压力和火星的组分在行星表面的作用。结果是,火星上的玄武岩大概能保持比地球高25%的水,因此水能从火星表面进入它的内部。川陀太空认为,人们思考这个问题已经很长时间了,但从来没有尝试过由于简单的岩石反应,水被其吸收的理论。这里有一系列的证据使得我们相信,需要一个特异的反应来氧化火星表面。比如,与地表岩石相比,火星上的陨石的化学成分比它少的多,组分也是完全不同的。其中的一个理由,也是火星失去了它所有的水的理由,可能就在它的矿物学分析中。
地球当前的板块构造系统阻止了地表的水平线的强烈变化,原本潮湿的岩石会在进入地球干燥的地幔之前有效地脱水。
然而,不管是早期的地球,还是火星,都没有水循环系统。在火星上,水和刚刚喷射出来的熔岩形成了它坚硬的外壳,造成了像海绵一般的效应。火星上的水随即和岩石发生反应,形成了大量的水合矿物质。这个水-岩石的反应改变了岩石的地质特征,造成了行星表面的干燥,以至于不适合生命居住。
至于为什么地球没有经历过这样的变化,川陀太空认为火星比地球小得多,同时它们的温度剖面不同,硅酸盐地幔的离子成分较高。还有很多微小的差别,但它们造成了显而易见的长期效应。它们使得火星表面更加容易和表面水发生反应,组成含有水的矿物。因为这些行星地理化学的因素,水被自然地注入矿物中,而早期地球水中的岩石往往漂浮在上面,直到它们脱水为止。
Wade博士论文最核心的信息--这一行星组分为未来的宜居性奠定了基础,在《自然》杂志最近发表的一项新研究中得到了呼应。这项工作测量了地球的盐含量。由牛津大学地球科学系教授Chris Ballentine共同撰写的研究表明,为了生命的形成和稳定,地球卤素含量(氯、溴、碘)必须刚刚好。太多或太少,都会造成生命的凋亡。之前的工作已经显示陨石中测量的卤素含量过高。和形成地球的陨石样本相比,地球上的盐太高了。
众多理论已经提出解释这种变异发生的解决方法,然而,综合两项研究,更多的证据显示需要支持更进一步的研究。总的来说,太阳系的内行星拥有相同的组成,但是细微的差别能够造成巨大的差异--比如,岩石化学。最大的差异就是,火星在它的地幔岩石中有更多的铁,因此这颗行星在稍氧化的环境下形成。我们知道火星曾经拥有水,以及维持生命的可能,但相比而言,我们对其他行星一无所知,各大课题组则致力于改变这一现状。
为了在这项工作上有所建树,天文学家们希望测试各个行星上的其他效应--比如,我们对金星没有什么了解。像这样的问题:如果地幔内拥有更多或更少的铁,环境会发生怎样的变化?
地球会变得更大还是更小?这些答案或许可以帮助我们理解岩石的化学成分对行星的未来有着怎样的作用。当在其他行星上寻找生命时,不仅要研究宏观上的化学成分,还有一些非常细微的差别,比如行星聚集的方式,这些都会给水能否停留在行星表面造成巨大的影响。这些效应和它们对其他行星的影响还没有被真正地研究透彻。[一点资讯独家,出品:川陀太空]