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火星上有大量的水,但是对于液态水是否普遍存在,或者液态水是否大部分被冻结在冰里,还没有达成共识。温度高到足以让水流动吗?这种情况是长期发生,还是偶尔发生?地表是沙漠还是冰冻的?温暖的环境使生命更有可能在古火星表面独立发展。现在,对这颗红色星球上与地球上类似沉积物的矿物沉积模式进行一项新的比较,为以下观点提供了依据:火星早期曾有一段或更长时间由暴雨和流水主导,而后来水被冻结。
火星适合生命生存吗,早期火星有雨水


在巴塞罗那举行的戈德施密特地球化学会议上,布里奥尼·霍根教授(普渡大学)介绍了这一发现。已知道活动有些时期水是自由流动的,但不知道这些时期具体是什么时候,持续了多久。对气候条件截然不同的风化作用研究,如俄勒冈瀑布、夏威夷、冰岛和地球上的其他地方,可以向我们展示气候如何影响矿物沉积模式,就像在火星上看到的那样。在地球上,发现硅沉积在冰川中,这是水融化的特征。在火星上,可以在较年轻地区发现类似的二氧化硅沉积。但也可以在较老地区看到类似于地球上温暖气候的深层土壤。
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这让我们相信,在30亿到40亿年前的火星上,经历了从温暖到寒冷的缓慢变化,有解冻和冻结的时期。如果是这样的话,这对于寻找火星上可能存在的生命很重要。我们知道,地球形成不久后,地球上生命的组成部分就形成了,而流动水对生命发展是必不可少的。因此,在火星上发现早期流动水的证据,将增加简单生命与地球上生命在同一时间发展的可能性。研究人员希望火星2020任务能够更仔细地观察这些矿物,并开始准确地回答火星年轻时存在的条件。对火星表面地质的分析,支持了从温暖气候到寒冷气候的趋势,但气候模型本身并不支持这一趋势,因为来自年轻太阳的热量有限。
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如果研究人员的发现是正确的,那么需要继续研究火星的气候模型,可能包括一些化学或地质过程,或者其他可能使年轻火星变暖的过程。研究小组将地球的数据与NASACRISM光谱仪探测到的火星矿物进行了比较。CRISM光谱仪目前正在绕火星运行,可以远程识别曾经存在水的表面化学物质,还从“好奇号”火星探测器上获取了数据。霍根教授是火星2020号计划的联合研究员,该计划将于2020年7月发射,并将于2021年2月开始探索Jezero陨石坑。
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斯科特·麦克伦南教授(石溪大学)评论说:这项研究特别令人兴奋的地方是,它利用了来自与火星类似地区,对地球地质过程的充分理解。这一结果不仅从建立火星气候演化模型的角度讲得通,而且还证明了一种可能的机制,可以形成迄今为止“好奇号”探测车分析的所有样本中发现的最有趣、最令人困惑和最不结晶的成分。火星上古老的山谷网络和湖泊沉积物是液态水曾经在火星表面大量存在的明确证据,但人们对火星的气候是温暖潮湿还是寒冷冰冷却知之甚少。火星矿物学记录可能为古气候提供新的约束条件。
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新的一系列研究,从火星模拟地球地形样本,以更好地了解气候对风化矿物学的影响。俄勒冈级联高寒冰期风化作用受频繁熔融作用的驱动,水和沉积物在冰期系统中停留时间较短。前冰期地层中含有丰富的蚀变产物,包括基岩硅层和冰期沉积物中结晶性较差的硅酸盐。南极冰原冷基边缘基性镁铁质沉积物的初步结果,也显示出结晶性较差的硅酸盐,与瞬态熔融风化作用相一致。相反,来自暖化带沉积物显示晶体粘土矿物的富集。
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