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              科研人員建模 解決火星甲烷氣體來源問題

              2021-08-20 16:09:31    來源:量子位

              火星到底有沒有生命體存在,一直都是科學家們想要求證的疑點。

              自好奇號登陸火星以來,似乎為了證明自己不是全無生命特征,火星有過6 次甲烷“呼吸”被探測到。但是呼吸點在哪里卻一直沒有頭緒。

              近期科研人員順著風建了模,將這個困擾已久的甲烷氣體來源問題,著手解決。

              甲烷排放點的鎖定

              自“好奇號”2012 年登陸火星蓋爾隕石坑以來,通過可調制激光光譜儀測定附近環境甲烷含量。

              期間捕捉到 6 次甲烷濃度峰值,對比正常約 0.41 ppbv(part per billion volume 按體積計算的十億分之一)的背景濃度,幾次濃度峰值可達到 10 ppbv。但是對于這幾次高濃度甲烷氣體來源,一直沒有明確定論。

              將檢測到的峰值數據,和微量氣體軌道衛星檢測到的大氣甲烷含量數據進行對比,沒有得出有效結果。這可能是因為,由于晝夜差異,微量氣體衛星沒能成功捕獲到大氣層甲烷信息;也有可能火星大氣層中沒有甲烷,而探測器剛好位于地面甲烷來源中心附近。

              為了鎖定甲烷源頭,加州理工的研究人員利用甲烷氣體粒子數據建模,采用拉格朗日逆向分析,將數據處理成離散數據包。結合探測期間風速和風向數據,三維示蹤,縮小了可能存在甲烷排放點的地面范圍。

              通過對 6 次甲烷峰值的數據分析,找出了6 處最有可能的甲烷源頭區域。最近一個位置距離“好奇號”西南偏西幾十英里。

              “數據表明,在西北部的隕石坑底,位于好奇號西南偏西方向,有一個活躍的甲烷排放點”研究人員在論文中描述到,“我們為好奇號選擇的著陸點,剛好位于甲烷活動位置附近,這件事大概得益于巧合”

              “同時,由于我們沒有準確的甲烷降解數據,用于完善計算模型,源頭可能位于蓋爾隕石坑外部更遠距離。”

              對結果的預測

              參照地球氣體環境,甲烷最常由微生物產生,很有可能是證明生命活動的有力證據。因此火星上甲烷的產生原因,很大程度上可以成為火星生命體發掘的關鍵路標。

              甲烷的可檢測壽命只有 330 年,之后會被陽光完全分解掉。這意味著現在甲烷仍然被不斷產生,并被補充到環境中,同時,這個現象也排除了天體帶來的外源甲烷可能性。人類的探索目標就是找出產生它的物質。

              研究人員提到,甲烷的產生不一定在淺層地表,或許好奇號可以達到準確方位,但是以現有條件無法準確觸及甲烷源頭。

              甲烷的產生也不能排除非生物過程這一可能。即便和生物過程不相關,甲烷的活動也與液態水的存在息息相關,而液態水也是生命活動的必需因素。

              對火星的其他探索

              甲烷氣體活動可能作為地下水體運動的指示現象,或需要液態水參與化學反應的產物,結合火星液態水痕跡的證據,可以對火星歷史研究提供大量信息。

              除了提到的對甲烷含量的檢測,探測器對隕石坑中土壤巖石樣品的分析測定,以及對地質環境的數據收集等,也取得了各種重大發現。這些分析數據,都為火星上水的存在歷史提供了信息基礎。

              水存在的證據

              好奇號采集火星表面土壤,并以 835 攝氏度高溫對土壤樣品加熱,測定出火星土壤含有1.5%-3% 的結合水。

              水域存在過的證據

              蓋爾隕石坑邊緣巖壁,以及坑內夏普山山麓,都存在流水沖刷侵蝕的痕跡。根據已經聚合成礫巖的碎石大小和形狀估算,河流速度約 0.9 米/秒。

              對夏普山低巖層采集研究,得到的數據表明,夏普山是由湖泊沉積物沉淀風化形成的。

              蓋爾隕石坑內富含礦物鹽的沉積物,表明有鹽水湖的存在。

              通過對湖底泥巖層的成分分析,富含粘土礦物質地層變成富含氧化鐵泥巖地層(呈現出紅褐色),得到高鹽水滲透導致粘土礦物層改變的結論,是氣候變化湖泊干涸的證據,證明了火星氣候從濕潤變得干燥的過程。

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