新研究解释了火星氛围中的碳损失

美国宇航局解释了火星氛围中的碳损失

该图表描绘了碳已经在火星内部,表面岩,极帽,水域和大气中交换的路径,并且还描绘了它从大气中丢失的机制,具有强烈的同位素比率。积分:Lance Hayashida / Caltech

CALTECH和CALLTER的新研究美国宇航局为火星氛围中的“缺失”碳提供了解释,表明从中等密集的大气到当前薄的碳的过渡完全是可能的。

火星被薄,大多数二氧化碳气氛覆盖 - 一种更薄的是冻结或快速蒸发的薄薄。然而,地质证据引领科学家得出结论,古代火星曾经是一个温暖,潮湿的地方。为了产生更温和的气候,几位研究人员建议地球曾经笼罩在较厚的二氧化碳气氛中。几十年来留下了这个问题,“所有碳都在哪里?”

太阳风剥去了大部分火星的古老氛围,每天仍在删除它的吨。但科学家们已经困惑,为什么他们没有找到更多的碳酸盐 - 碳酸盐的形式 - 抓住火星岩石。他们还试图解释现代火星氛围中较重和较轻的碳的比例。

现在,来自加州理工学院和美国宇航局在帕萨迪纳的喷气机推进实验室的科学家团队提供了对“缺失”碳的解释,纸上的“缺失”碳今天发表在《自然通讯》杂志上

他们建议,38亿年前,火星可能有一个适度致密的氛围。这样的气氛 - 表面压力等于或小于地球上发现的表面压力 - 可能已经进化到当前的薄片中,不仅减去“缺失”碳问题,而且还以碳的观察比一致的方式。13至碳-12,仅通过每个细胞核中的中子有多少种不同。

“我们的论文表明,从中度密集的大气过渡到当前薄的大气完全可能,”首席作者Renyu Hu的Caltech Proddoctoral Celys说。“我们对火星氛围所知的是令人兴奋的,现在可以拼凑成一贯的演变的图片 - 这不需要大规模未被发腐的碳储层。”

当考虑早期火星大气如何转变到现在的状态时,有两种可能的机制可以去除多余的二氧化碳。二氧化碳要么被碳酸盐岩中的矿物质吸收,要么消失在太空中。

2015年8月的一项研究使用的数据从几个火星轨道航天器库存碳酸盐,显示上有不够半英里(公里)或地壳包含失踪期间碳从大气厚早期的古河道网络活跃时,大约38亿年前。

逃到太空的场景也存在问题。因为不同的过程可以改变大气中碳-13和碳-12同位素的相对数量,“我们可以使用这些测量在不同时间点的比率作为指纹来推断火星大气在过去到底发生了什么,”胡说。第一个限制是通过测量陨石中含有从火星深处火山释放的气体的比例来确定的,这提供了对原始火星大气的起始同位素比例的了解。现在的比率来自于美国宇航局“好奇号”探测器上的SAM(火星样本分析)仪器的测量结果。

二氧化碳从火星气氛中逸出的一种方式被称为溅射,这涉及太阳风与上层大气之间的相互作用。美国宇航局的Maven(火星氛围和挥发性)使命已经产生最近的结果,表明每秒大约四分之一磅(约100克)通过这一过程从今天的火星氛围中剥离,可能是大气损失的主要驱动器。与碳-13相比,溅射略微丧失碳-12,但这种效果很小。好奇心的测量表明,今天的火星氛围更富有碳-13-与碳-12比例,而不是仅仅是溅射的结果,因此不同的过程也必须在工作中。

胡和他的合著者确定了一种可能对碳-13富集有重大贡献的机制。这一过程始于太阳发出的紫外线照射上层大气中的二氧化碳分子,将其分解为一氧化碳和氧气。然后,紫外线照射一氧化碳,把它分解成碳和氧。通过这种方式产生的一些碳原子有足够的能量从大气中逃逸,新的研究表明,碳12比碳13更有可能逃逸。

通过模拟这种“紫外线光解”机制的长期效应,研究人员发现,这一过程中少量的逃逸会在碳同位素比例中留下很大的指纹。由此,他们得以计算出38亿年前的大气表面压力可能比今天的地球大气略薄。

“这解决了一个长期矛盾的悖论,”卡特赫和伯尼安·埃尔曼说JPL.是,今天的出版物和八月的一个关于碳酸盐的共同作者。“所谓的非常厚的气氛似乎暗示你需要这种大表面碳储层,但紫外线照相处理过程的效率意味着实际上没有悖论。您可以使用正常损耗流程,因为我们了解它们,检测到的碳酸盐量,并找到有意义的火星的进化场景。“

出版:胡仁宇,等,“追踪火星碳的命运和大气演化”,《自然通讯》,第6期,文章号:10003;doi: 10.1038 / ncomms10003

1条评论“新研究解释了火星氛围中的碳损失”

  1. madanagopal.v.c。|2015年11月26日晚上8:44|回复

    碳13应该比我们在火星上发现的碳12含量更高,因为二氧化碳,二氧化碳二氧化物的重量足以落在地球表面,它不容易从大气中被带走。碳在地下被吸收成碳酸盐这就是火星有大气层的原因。H2。O2、CH4和H2O可以飘离大气,但CO2却不能。火星周围没有厚厚的云层,这是一张带有稀薄的二氧化碳大气层的透明图像。如果有一天地球上所有的生物都死亡了,大气中充满了主要的温室气体——二氧化碳,那么地球也会呈现出像火星一样无云的特征。火星很有可能曾经充满生命,有足够的水,就像今天的地球一样,当时那里的温度适宜居住。在那个时候,地球应该是像金星和水星一样炎热的熔炉。那时,NH3和CH4的大部分云团已经进入地球,产生了植物和动物。氧气随着植物的增加而慢慢增加,动物的体型也随之变小,因为它们不再需要巨大的肺来呼吸大气中较少的氧气。 Thank You.

留下你的评论

电子邮件地址是可选的。如果提供的话,您的电子邮件不会发布或共享。