科學家首次測得火星早期溫度 曾是溫暖濕潤星球

「新發現表明火星曾經是一個溫暖、多雨的星球。」

據國外媒體報導，美國研究人員採用新技術首次成功測得火星早期的表面溫度，研究結果表明，火星曾經是一個溫暖濕潤的星球。此項研究報告發表在最新一期的《美國國家科學院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences)雜誌上。

美國加州理工學院的一個研究小組通過分析一個形成於40多億年前的火星隕石中含有的碳酸鹽礦物，確定該礦物質形成於大約18攝氏度(64華氏度)的有水環境中。該研究報告的合著者、地質生物學教授伍迪·菲舍爾(Woody Fischer)說： “太棒了，18攝氏度不是特別寒冷也不是特別炎熱，這是一個了不起的結果！”

研究人員稱，瞭解火星的溫度對瞭解該星球過去的氣候是至關重要的，關係到火星是否確實曾經存在液態水的問題。在此之前，火星探測器和軌道飛行器已經在火星上發現了古三角洲、河流跡象、湖底和礦藏，表明火星上曾經有水流。因為火星現在的平均氣溫為63攝氏度，在過去存在液態水表明氣候比現在溫暖濕潤，但是一直以來欠缺證明這種觀點的直接資料。菲舍爾說： “新發現表明火星曾經是一個溫暖、多雨的星球。”

雖然這一發現只是一個資料，但它是迄今為止第一個也是唯一的一個證明火星曾經有液態水的直接證據。此項研究報告的合著者、加利福尼亞理工學院的地質化學家約翰·艾勒(John Eiler)說： “這證明，在火星歷史的早期，火星上至少有一個地方能夠保持至少幾個小時到幾天的類似地球的氣候。”

研究人員分析了1984年在南極冰蓋中發現的火星隕石“阿蘭山84001”(Allan Hills 84001，簡稱ALH84001)。研究人員分析稱，該隕石可能形成于火星表面以下幾十米深處，由於受撞擊脫離火星來到地球上。這塊馬鈴薯狀的隕石在1996年成為頭條新聞，因為美國航天局的科學家宣佈從”ALH84001”中找到了早期火星生命存在的證據，引起人們極大興趣。科學家研究該隕石時發現了一些小球體，它們看起來像細菌化石，並聲稱它們是外星生命。小球體中含有碳酸鹽礦物，起源一直是個謎。對於ALH84001隕石中的碳酸鹽礦物是如何形成的，科學家們提出了無數的假設，他們都從碳酸鹽形成溫度入手。一些科學家說，碳酸鹽豐富的岩漿冷卻和結晶後形成了這些礦物質；也有人認為，碳酸鹽形成於熱液過程中的化學反應；還有一種說法是，鹽溶液沉澱後形成了碳酸鹽。科學家認為碳酸鹽礦物形成過程所需的溫度範圍是零下幾攝氏度到700攝氏度以上。從各方面提出疑問，尚無最後結論。艾勒說：“所有這些觀點都有可取之處。”

尋找測溫方式可以縮小碳酸鹽形成的溫度範圍。研究人員轉向利用成群同位素測溫，這種技術由艾勒和他的同事開發，已得到多次應用，包括恐龍的體溫測量，以及確定地球的氣候歷史。有了成群同位素測溫技術的支持，研究人員重點測量ALH84001中的碳酸鹽樣品中的稀有同位素氧18分子(oxygen-18)8和碳13分子(carbon-13)的濃度。碳酸鹽含有碳原子和氧原子，兩種稀有同位素相互結合聚集在一起。溫度越低，同位素越容易聚集。因此，確定聚集的同位素數量就可以測得溫度。研究人員測得的溫度為18攝氏度左右，排除了之前關於碳酸鹽形成的假說。艾勒說：“有很多觀點都不攻自破了。氣候溫和意味著碳酸鹽必須在液態水中形成，沒有水溶液，即使溫度達到18攝氏度，也不可能形成碳酸鹽礦物。” 新的資料還表明，在水中形成礦物質後，填充了地表以下的微小裂縫和岩石內的小孔。由於水分蒸發，岩石釋放出二氧化碳，水中的溶質變得更加集中。礦物質然後與溶解的碳酸根離子結合，生成碳酸鹽礦物，水分繼續蒸發。因此，火星隕石ALH84001中的碳酸鹽岩很可能形成於18攝氏度的火星近地表水環境中。

這種潮濕而溫暖的環境會是生命的棲息地嗎？研究人員稱，火星上這些條件將不會維持足夠長的時間，讓生命成長或發育。可能在幾個小時或幾天時間裏，水就蒸發幹了。不過，這些結果證明火星上曾經有一段時間擁有類似地球的環境。

據悉，ALH84001被認為是太陽系最古老的石頭，形成於40億年之前，大概在1.5億年之前受撞擊脫離火星，在經歷漫長的星際旅行之後，在13000年之前到達地球。當時，它尖嘯著穿過地球的大氣層，墜落在南極洲的冰天雪地上，冰層運動將其帶上了地表，終於在1984年12月27日被探險家發現。根據一項對其宇宙射線暴露情況的研究表明，在墜落之前，它一直以紊亂的軌道環繞太陽運行了1600萬年。一開始以為這塊隕石是來自4 Vesta小行星的，但後來證實是來自火星的。1994年，ALH84001由“奇石”狀態變身火星隕石之後，被劃分為12塊隕石中年代最久遠者。實際上，它是現在已知的來自所有行星(包括地球)的石頭中的最古老者。1996年，美國一個科學家小組在《科學》雜誌上發表文章稱，從這塊隕石中發現了微生物化石，並認為它是“早期火星上的原始生命的證明”，這一塊看起來有些怪的小石頭突然變得備受關注，它不但佔據了報紙和晚間新聞的頭條，還引發了人們探索地外生命的熱潮。