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火星?圖片來源：Peter Baxter
數(shù)十億年前，如今這顆紅色星球的顏色要藍(lán)得多。根據(jù)在火星表面發(fā)現(xiàn)的證據(jù)，大量的水曾流過火星，形成了水塘、湖泊和深海。那么問題來了，這些水都去哪兒了？
根據(jù)美國加州理工學(xué)院噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的最新研究成果，火星上30%到99%的水都被封存在其地殼的礦物質(zhì)中。這項(xiàng)研究挑戰(zhàn)了目前認(rèn)為火星上的水逃入太空的理論。
研究小組發(fā)現(xiàn)，大約40億年前，火星上存在足夠的水，并覆蓋了整個(gè)星球，形成深度約100米至1500米的海洋，這相當(dāng)于大西洋的一半。但10億年后，這顆星球變得像今天一樣干燥。此前，科學(xué)家認(rèn)為，水逃逸到了太空中。雖然確實(shí)有一些水以這種方式離開了火星，但現(xiàn)在看來，這種逃逸并不能解釋大部分的水流失。
“到底有多少水曾存在于火星？大氣逃逸并不能完全解釋相關(guān)的數(shù)據(jù)。”論文第一作者、加州理工學(xué)院Eva Scheller說。相關(guān)研究3月16日發(fā)表于《科學(xué)》。
該團(tuán)隊(duì)通過隕石以及使用火星漫游者和人造衛(wèi)星提供的數(shù)據(jù)，研究了各種形式下，隨時(shí)間推移的火星水量，分析了當(dāng)前火星的大氣和地殼化學(xué)成分，特別是氘和氫的比例。
水由氫和氧組成，其中絕大多數(shù)氫原子在原子核中只有一個(gè)質(zhì)子，而一小部分（大約0.02%）以氘的形式存在，即所謂的“重氫”。重量較輕的氫（也稱為質(zhì)子）更容易脫離星球引力進(jìn)入太空。正因?yàn)槿绱耍活w行星上的水通過上層大氣逸出時(shí)，會(huì)在該行星大氣中留下一個(gè)顯著的特征：超比例的氘。
該研究提出了兩種機(jī)制的結(jié)合——在火星地殼的礦物質(zhì)中吸收水和在大氣中失去水，可以解釋在火星大氣中觀察到的氘信號(hào)。
水與巖石相互作用，經(jīng)過化學(xué)風(fēng)化形成黏土和其他含水礦物，它們的礦物結(jié)構(gòu)中含有水。地球上能夠發(fā)生這樣的過程，火星上同樣如此。由于地球的構(gòu)造活動(dòng)，舊地殼不斷融入地幔中，并在板塊邊界形成新的地殼，通過火山作用，水和其他分子重新循環(huán)到大氣中。然而，火星大部分是不活躍的構(gòu)造，所以一旦發(fā)生表面“干燥”，則將是永久的。
“過去10年的火星任務(wù)表明，這顆行星上存在著巨大的古代水化礦物質(zhì)庫，隨著時(shí)間的推移，這些礦物質(zhì)的形成肯定會(huì)降低水的可用性?！毖芯抗餐髡摺P克空間研究所行星科學(xué)家Bethany Ehlmann說。
“所有這些水在相當(dāng)早的時(shí)候就被隔離了，然后再也沒有循環(huán)出來。”Scheller說。（馮維維）
相關(guān)論文信息：
https://doi.org/10.1126/science.abc7717
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