为什么火星上面有大气?火星大气层中的碳为什么会消失

人气:146 ℃/2024-04-24 16:52:11

现在的火星是一个冰冷,干燥以及可能没有生命的世界,但我们越来越发现曾经的火星并不是这个样子。火星科学实验室目前在这颗行星表面漫游并发现了很多证据表明这颗红色的星球曾经是温暖并且湿润的。

图解:漫游者机遇号勘测这红色星球——盖蒂图片库

它发生这种变化的原因似乎是因为火星的大气层——更确切地说,火星缺少一个足够稠密的大气层来阻止火星表面的液态水蒸发到太空中。火星大气层中的成分是什么?主要是二氧化碳,并且看起来火星曾经拥有丰富的二氧化碳。所以所有的二氧化碳发生了什么?二氧化碳很可能是被火星上的岩石吸干了。这是格拉斯哥大学蒂姆·托姆金森的研究小组在《自然通讯》出版物上发表的观点。

在地球上,一些岩石的确会吸收二氧化碳并在这个过程中发生化学变化。这被叫做碳封存,这是一个持续进行的过程,可以在地质时间尺度上保持气体的锁定。举个例子,在阿曼,一块形成于地球深处的橄榄岩板目前每年吸收超过10000吨的二氧化碳。在岩石上水和大气中的二氧化碳的反应会产生热量,从而驱动可持续的化学反应,产生封存作用。

图解:橄榄岩

蒂姆·托姆金森的研究小组第一次将火星经历相同的过程进行了展示。这发现是基于对拉斐特陨石(一块在1931年在印第安纳州发现的有13亿年历史的重800克火星岩石)的研究之上。蒂姆·托姆金森的研究小组发现这块岩石跟在阿曼发现的一块非常相像,都含有丰富的二氧化碳,这表明火星上的岩石也会将二氧化碳从这颗红色星球的大气层中分离出来。

该研究小组利用例如电子显微镜技术来研究形成了什么矿物以及陨石内部的排列方式。研究者们总结出火星上的岩石时发生了碳化作用。这个过程只能被水和二氧化碳之间的反应所驱动。并在这过程中,岩石吸收了大量的碳。

“在我们地球的大气层中岩石的风化作用扮演了重要的角色,有趣的是这在火星上也扮演了一个相似的角色,”西奥邦·威尔逊,莫纳什大学的地质学家这样说。

这对处理我们自己过量的二氧化碳会有所启示吗?“火山岩的碳化作用是最有效的方法可以从大气中隔离二氧化碳并且不可逆,”托姆金森说。“我们已经在火星上找到了碳酸盐矿物以一种特定的方式取代了火山产生的橄榄石矿物,这种方式如果被工业利用,可以促进地球上的二氧化碳储存。”

拉斐特陨石不仅揭示了火星的气候如何消亡;它同样也指出了拯救我们气候的方法。

火星在4亿年之前丢失了它的辐射层,可能是因为很多小行星罢工,导致太阳风直接与火星的电离层相互作用,从外层剥离原子而降低了大气层的密度。火星环球勘探者号和火星快车号已经在火星背面探测到游离的大气粒子在向太空飘散,马文轨道飞行器正在研究这种大气层的丢失。和地球相比,火星的大气层是相当稀薄的。现在表面压力的大气压范围从低到高是奥林巴斯蒙斯山的30帕(0.030千帕)到希腊平原的1155帕(1.155千帕),表面压力的平均气压是600 Pa (0.60 kPa)。

火星上最高处的大气密度相当于地球表面以上35公里(22英里)处的密度。这意味着的火星表面的平均压力仅仅的是地球表面压力(101.3 kPa)的0.6%。火星的大气层高度大约是10.8公里(6.7英里),比地球高6公里(3.7英里),这是因为火星的表面重力仅仅是地球表面重力的38%,这一效应被较低的温度和火星大气层中高于平均水平50%的分子量抵消。

火星的大气层由96%的二氧化碳,1.93%的氩气和1.89%的氮气以及微量的氧气和水蒸气组成。大气层相当灰暗,含有直径约1.5微米的微粒,使火星天空从表面上看呈现出黄褐色。由于其中悬浮着氧化铁颗粒,它也可能呈现出粉红色。

参考资料

1.WJ百科全书

2.天文学名词

3. cosmosmagazine- Helen Maynard-Casely

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