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火星上的氧气正在以科学家无法解释的方式运行

  • 科学
  • 2019-11-13 16:55:18

火星上的大气气体无疑为我们提供了许多神秘感。首先,有一种与消失的,再出现的甲烷有关的生意。现在,人们已经观察到大风火山口的氧气水平上升和下降的幅度恰恰不适合任何已知的化学过程。

数据来自火星漫游者好奇号(Curiosity),它一直缓慢而有条不紊地穿越火山口层,并在其中心向上攀登夏普山(Mount Sharp)。

机器人不仅俯视着胎面下方的岩石,还俯视着岩石。好奇心还读取火星大气层的读数,以测量季节性大气变化。它在那里已经存在了三个火星年(即地球的六个年头),仔细研究测量结果的科学家已经注意到,行星大气中的氧气的行为并不完全符合预期。

实际上,火星上没有太多氧气。其稀薄的空气大部分(按体积计95%)是二氧化碳或CO2。其余部分由2.6%的分子氮(N2),1.9%的氩气(Ar),0.16%的分子氧(O2)和0.06%的一氧化碳(CO)组成。

(相比之下,地球大气层主要是氮气,占体积的78.09%,含氧20.95%。)

在火星上,大气压力会全年变化。在冬季半球,CO2会在极上冻结,从而导致整个半球的压力下降。这导致气体在半球到半球的重新分布,以平衡整个星球的大气压力。

在春季,当极帽融化并释放出CO2时,会产生相反的效果:该半球中的压力最初升高,然后随着气体向冬季半球的重新分布而趋于平稳。

因此,其他气体的波动与CO2水平成比例是可以预测的。或至少应该如此。在氮气和氩气的情况下-这些气体的行为或多或少完全符合预期。但是氧气?不。

在春季和夏季,氧气上升了约30%,在秋季下降到正常水平。每年都会发生这种情况,但是由于氧气的增加量每年都在变化,因此似乎是在添加某种氧气,然后又将其带走。

没有已知的过程可以产生此结果。

对于这种奇怪的测量,显而易见的问题是四极质谱仪或软件是否存在问题。几次检查发现一切正常。

另一个可能性是氧气是由水还是二氧化碳以某种方式在大气中分解而产生。这也很快被排除在外-火星大气层中的水几乎不足,二氧化碳的分解速度太慢,无法适应所观察到的波动。

现在,火星土壤确实含有大量的氧气。但是还没有观察到释放它的条件-这并不能解释每年消失的地方。太阳辐射将氧气分解并耗散到太空中的过程同样太慢。

美国宇航局戈达德太空飞行中心的行星科学家梅利莎·训练师说:“我们正在努力解释这一点。”

“事实上,每个季节的氧气行为都不是完全可重复的,这使我们认为这与大气动力学无关。它必须是我们无法解释的某种化学来源和吸收剂。”

但是有一个线索。甲烷。在火星的夏季,它的数量也急剧增加,最多增加了60%。有时,甲烷和氧气的含量似乎会同时上升。可能导致甲烷波动的原因也可能导致氧气波动。

那可能仍然是一个巨大的问题。两种气体都可以通过有机过程(即生命)产生,并且两种气体都可以通过地质过程产生。

到目前为止,我们还没有任何证据表明火星上有生命,但是也不能排除它是有原因的。(2020年火星将寻找化石,所以也许我们很快就会发现。)

但是,研究小组认为,地质学可能性更大。

马里兰大学的天文学家蒂姆·麦康诺奇(Tim McConnochie)说:“我们还无法提出一种能够产生所需氧气量的方法。”

“但是我们认为表层土壤中的某种物质必须随季节变化,因为大气中没有足够的可用氧原子来产生我们所看到的行为。”

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