好奇號火星車提供了火星如何變得不適合居住的新見解

美國太空總署的好奇號火星車目前正在探索火星上的蓋爾隕石坑，它正在提供有關古代火星氣候如何從可能適合生命存在（有證據表明表面存在廣泛液態水）轉變為我們所知的不適合地球生命生存的表面的新細節它。

儘管今天的火星表面寒冷且不適合生命存在，但美國宇航局在火星上的機器人探索者正在尋找線索，以了解它是否可以在遙遠的過去支持生命。研究人員使用好奇號上的儀器測量了蓋爾隕石坑中發現的富碳礦物（碳酸鹽）的同位素組成，並發現了關於這顆紅色星球古代氣候如何轉變的新見解。

「這些碳酸鹽的同位素值顯示蒸發量極大，這表明這些碳酸鹽可能是在只能支持短暫液體的氣候中形成的”，馬裡蘭州格林貝爾特美國宇航局戈達德太空飛行中心的戴維·伯特 (David Burtt) 說道，他也是描述這項研究的論文的主要作者發表在美國國家科學院院刊。

“我們的樣本與火星表面存在生命（生物圈）的古老環境不一致，儘管這並不排除地下生物圈或表面生物圈在這些碳酸鹽形成之前開始和結束的可能性。”

同位素是具有不同質量的元素的版本。隨著水蒸發，輕質的碳和氧更有可能逃逸到大氣中，而重質的碳和氧則更容易被留下，累積到更高的豐度，在這種情況下，最終被納入碳酸鹽岩石中。

科學家對碳酸鹽很感興趣，因為它們已被證明具有作為氣候記錄的能力。這些礦物質可以保留它們形成的環境特徵，包括水的溫度和酸度，以及水和大氣的成分。

該論文提出了蓋爾發現的碳酸鹽的兩種形成機制。在第一種情況下，碳酸鹽是透過蓋爾隕石坑內的一系列乾濕循環形成的。在第二種情況下，碳酸鹽是在蓋爾隕石坑的寒冷、結冰（低溫）條件下在非常鹹的水中形成的。

該論文的合著者、美國宇航局戈達德太空中心的詹妮弗·斯特恩說：“這些形成機制代表了兩種不同的氣候狀況，可能會呈現出不同的宜居性情景。” 「乾濕循環顯示更適合居住和更不適合居住的環境之間的交替，而在火星的中緯度地區，將表明這是一個不太適宜居住的環境，其中大部分水被鎖在冰中，無法用於化學或生物學，而且那裡的鹽分極高，不適合生命生存。

基於某些礦物的存在、全球尺度的建模和岩層的識別，古代火星的這些氣候情境之前已經被提出過。該結果是第一個添加來自岩石樣本的同位素證據來支持該情境的結果。

火星碳酸鹽中的重同位素值明顯高於地球上碳酸鹽礦物的重同位素值，並且是所有有記錄的火星材料中最重的碳和氧同位素值。事實上，根據研究團隊的說法，乾濕氣候和冷鹹氣候都需要形成富含重碳和氧的碳酸鹽。

伯特說：“這些碳和氧同位素值高於地球或火星上測量的任何其他值，這一事實表明一個或多個過程已走向極端。”

「雖然蒸發會導致地球上氧同位素發生顯著變化，但這項研究中測量到的變化要大兩到三倍。這意味著兩件事：1）極端程度的蒸發導致這些同位素值如此之大，2） ）這些較重的值被保留下來，因此任何會產生較輕同位素值的過程的數量級一定要小得多，」他繼續說道。

這項發現是利用好奇號火星車上的火星樣本分析 (SAM) 和可調諧雷射光譜儀 (TLS) 儀器得出的。 SAM 將樣品加熱至近 1,652 華氏度（近 900°C），然後使用 TLS 分析此加熱階段產生的氣體。