为火星宜居性加分的岩石乱炖

[ 录入者:Melipal | 时间:2016-12-23 16:27:19 | 作者:Melipal 译 | 来源:NASA | 浏览:557次 ]

原文标题:Mars Rock-Ingredient Stew Seen as Plus for Habitability

作者:Laurie Cantillo/Dwayne Brown/Guy Webster/DC Agle/Abigail Tabor/Laura Mullane

原文来自:NASA   Posted: 2016. 12. 13

编译:Melipal    审校:Linq(编译版权所有,未经许可请勿转载)

NASA的好奇号火星车正在火星上一座分层的山丘上爬行,并搜索证据,说明数十亿年前远古的湖泊和湿润的地表环境是如何变化,从而塑造出更为多样的化学环境来影响对微生物的宜居性的。

这两张示意图描绘了两个不同的时刻盖尔(Gale)环形山中的同一地点:现在(下),以及数十亿年之前(上)。水从地底流过,也在远古河流和湖泊之中流淌,为微生物提供了宜居的环境,如果火星上存在过生命的话。(图片提供:NASA/JPL-Caltech)

好奇号发现,与任务早期考察的较低、较古老低层相比,赤铁矿、黏土矿物和硼元素都是在山坡上段较高处含量更高。科学家正在塔楼这样的变化以及其他不同可以告诉我们什么,说明哪种沉积物最早被沉积时的条件,以及地下水是如何在日后穿过积累起来的沉积层输送物质的。

这种地下水的运动带来的影响在矿脉中表现得最为明显。当地层中的裂隙充斥着溶于地下水的矿物质时,就会形成矿脉。含有溶质的水体还与矿脉周围的岩石基岩相互作用,改变了基岩和水中的化学组分。

来自加州帕萨迪那(Pasadena)加州理工学院的约翰·格罗辛格(John Grotzinger)称:“在不同高度的地方,组分的变化变化很大,我们中了头彩。”12月13日,他与好奇号科学小组的其他成员在旧金山召开的美国地球物理学联合会秋季会议上展示了任务的最新信息。在火星车考察越来越高、越来越年轻的地层之际,研究者被黏土沉积物沉积时分的湖相环境复杂性以及沉积物埋藏之后地下水作用的复杂性所折服。

这张使用NASA好奇号火星车桅杆照相机(Mastcam)拍摄的照片中,前景有火星车2016年下半年考察点附近的紫色岩石。中景包括了火星车未来的目标。岩石色彩的变化意味着在夏普山(Mount Sharp)下部组分的多样性。其他图像请点击(图片提供:NASA/JPL-Caltech/MSSS)

“化学反应釜”

格罗辛格说:“这样的沉积盆地是一座化学反应釜。元素被重组,新的矿物形成了,而老的被溶解掉。电子被重新分配。在地球上,这样的反应支持了生命的存在。”

人们至今也不知道火星上是否存在过生命。我们尚未找到相关的确切证据。2012年,当好奇号在火星的盖尔环形山着陆时,任务的首要目标就是确定这一区域的环境是否曾经适合微生物存活。

对于科学家来说,这座环形山最大的诱惑就是在中央的圆形山丘——夏普山底部暴露出的地层。这样的暴露环境让人们可以考察岩石,石中保存着火星早期历史诸多阶段环境条件的记录,而每层地层都要比下方的更为年轻。火星车在第一年就取得了成功,发现了一处火星远古的湖泊环境,这里存在所有生命必需的关键化学组分,还有可供生命使用的化学能量。现在,火星车爬到了夏普山的低层,以调研远古环境随着时间推移是如何发生变化的。

来自加州帕萨迪那NASA喷气推进实验室的好奇号代理任务科学家乔伊·克里斯普(Joy Crisp)说:“我们进入了这些地层,正是因为它们,我们才选择盖尔环形山充当着陆点。现在在火星车爬上夏普山的过程中,我们采取的策略是等间隔钻探采样。早先,我们基于各处的特殊特征来选择钻探目标。现在,我们持续在山坡厚厚的基底层上行驶,一系列的钻孔可以构筑出完整的图景。”

最近的数个钻探点,从今年6月的“奥丹姆(Oudam)”到10月的“塞比纳(Sebina)”,彼此的高度差都是80英尺(约合25米)左右。这样的上坡钻探形式让科学小组可以对日益年轻的地层采样,揭示出夏普山的远古历史。

变化的环境

远古环境变化的一条线索是赤铁矿。与好奇号最早发现的湖床沉积物考察点相比,在好奇号最近钻探过的岩石中,赤铁矿已经取代了氧化度更低的磁铁矿,成为最主要的铁氧化物。来自加州莫菲特场(Moffett Field)NASA艾姆斯(Ames)研究中心的托马斯·布里斯托(Thomas Bristow)说:“这两种样本都是沉积在湖泊底部的泥岩,但是赤铁矿可能意味着更为温暖的环境,或者是大气与沉积物中更多的相互作用。”他帮助操作了火星车内部的化学与矿物组分(CheMin)实验仪器,这台仪器在采集的样本中辨认出了矿物质。

化学反应因梯度分布的化学组分贡献或截获电子的能力而发生。梯度分布导致的电子转移可以为生命提供能量。赤铁矿相对磁铁矿数量的增加意味着环境发生了变化,可以更强有力地截获电子,让铁获得更强的氧化度。

在好奇号最近的测量中,另一种含量增加的元素是硼。火星车发射激光的化学照相机(ChemCam)在主要由硫酸钙组成的矿脉中探测到了它。来自美国能源部新墨西哥州洛斯阿拉莫斯国家实验室的帕特里克·加斯达(Patrick Gasda)说:“先前没有探测器在火星上发现过硼。这台仪器非常灵敏,因为硼哪怕在含量增高的情况下,也只组成了岩石成分的0.1%左右。”

“动态系统”

硼元素最出名的是与大量水分彗发的干旱区域相关——想一想加州死亡谷中过去拉走硼砂的骡队吧。然而,从好奇号发现的少量硼推断出的环境信息并不如增加的赤铁矿那般直接。

关于地下水在矿脉中留下的硼,科学家正在考虑两种可能性。也许一座湖泊的蒸发在上方形成了一层含硼的沉积层,而好奇号还没有到达那里;随后水分又将硼溶剂,将其带入较老低层中的裂隙网络中,并让它在那里沿着填充裂隙的矿脉积累了起来。又或者说含黏土的沉积物化学组分的变化(如赤铁矿含量增加所暗示的那样)影响了地下水在局域沉积物中携带又留下硼的方式。

格罗辛格说:“这些矿物和元素的变化表明,存在一个动态系统。它们与地下和地表水体发生着相互作用。水分影响了黏土的化学成分,而水中的成分也在改变着。我们正在目睹这样的化学复杂性,这意味着火星与水分的共存有着悠久而交互的历史。化学组分越复杂,这里的宜居性就更高。硼、赤铁矿和黏土矿物勾勒出了元素和电子的移动性,而这对于生命而言是有利的。”

好奇号是NASA进行中的火星研究的一部分,也参与了为21世纪30年代载人登陆火星进行的准备。加州理工学院为NASA管理着JPL,JPL为华盛顿的NASA科学任务理事会管理着好奇号计划。更多关于好奇号的信息请访问:http://www.nasa.gov/mslhttp://mars.jpl.nasa.gov/msl/。更多关于NASA火星之旅计划的信息请访问:http://www.nasa.gov/content/nasas-journey-to-mars/

(全文完)

Tags:火星 宜居性

责任编辑:Melipal

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