好奇心漫游者偶然发现火星上的氧气之谜

  NASA科学家注意到火星上令人困惑的氧气季节性变化。地球上许多生物需要呼吸的气体浓度随着季节的变化而上升和下降,这是科学家尚无法解释的,它指向了神秘的化学来源。

  在过去的六年中,好奇号火星车内的火星样品分析(SAM)移动化学实验室一直在火星上嗅风,它一直Gal绕在大风火山口上方。该分析证实了自1970年代以来其他科学实验得出的读数,发现火星大气由95%的二氧化碳,2.6%的氮气,1.9%的氩气,0.16%的分子氧(O2)和0.06%的一氧化碳组成。

好奇心漫游者偶然发现火星上的氧气之谜

  由于全年的气压变化,这些分子混合在一起并在行星周围循环。据NASA称,这些季节性变化是由于冬季两极上的CO2冻结,这降低了整个星球上的气压,以及春季和夏季期间CO2的蒸发,随着气体在火星上的混合,这提高了气压大气层。

  大风火山口二氧化碳浓度的上升和下降之后,氮气和氩气也发生了类似的变化,因此,科学家自然认为氧气会遵循相同的曲线。但是由于某种原因,这没有发生。相反,整个春季和夏季,空气中的氧气量最多增加30%,然后在秋季下降到可预测的水平。这种模式在每个春天都重复出现,但是,添加到大气中的氧气量却有所不同,换句话说,一定是在产生氧气,一定是在去除氧气。

  “我们第一次看到这真是令人难以置信,”安阿伯市密歇根大学气候与空间科学教授苏希尔·阿特雷亚(Sushil Atreya)说。

  有什么可以解释这种独特的模式?是什么在向大气中添加氧气,什么在减去呢?

  美国国家航空航天局说,SAM仪器本身经过了很好的校准,并且读数很好。也许当分子在大气中分解时,CO2或水可能释放了氧气。后来,太阳辐射可能会破坏分子中的氧,使两个单氧原子自由逃逸到太空中。但是,这种解释并不成立,因为要产生额外的氧气,水的数量必须比火星上的水多五倍,而二氧化碳的分解速度不会那么快。此外,氧气至少需要十年才能分解并由于太阳辐射而消失。

  也许有什么可以解释这一点,但事实是,至少就目前而言,科学家还处于黑暗之中。

  “我们正在努力解释这一点,”领导这项研究的美国宇航局位于马里兰州格林贝尔特的戈达德太空飞行中心的行星科学家梅利莎·特纳说。“每个季节的氧气行为都不是完全可重复的,这使我们认为这与大气动力学无关。它必须是我们尚无法解释的某种化学来源和汇。”

  这种解释可能与火星上另一种神秘气体:甲烷有关。自“好奇号”到达火星以来,流动站的化学传感器就能够检测出甲烷,尽管其平均数量极少,仅为0.00000004%。甲烷浓度也随季节升高和降低,在夏季月份增加约60%。更重要的是,大气中的甲烷浓度有时也会随机且显着增加。同样,科学家不知道为什么会这样。但是,可能导致甲烷峰值的原因也可能与偏斜的氧气模式有关。例如,有时这两种气体似乎是一道波动的。

  “在火星年的大部分时间里,我们开始看到甲烷和氧气之间的这种诱人的联系,”阿特雷亚说。“我认为有一些东西。我还没有答案。没人会。”

  在地球上,氧气和甲烷都可以由生物体产生,但NASA说,在火星上,它们的来源不可能是生物。相反,这些气体很可能是由与水和岩石有关的化学过程产生的。春季额外氧气的一种可能来源是火星土壤,其中含有过氧化氢和高氯酸盐。热量和湿度可能会释放土壤中的氧气。

  “我们还不能提出一种能够产生所需氧气量的方法,但是我们认为这必须是表层土壤中随季节变化的某种东西,因为大气中没有足够的可用氧原子来创造我们所看到的行为,”马里兰大学大学公园分校的助理研究员,论文的另一位合著者蒂莫西·麦康诺奇(Timothy McConnochie)说。


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