大气中的气体肯定给我们带来了很多谜团。 首先,与消失、再现的甲烷。 现在,人们观察到盖尔陨石坑上空的氧气含量不断上升和下降,其含量与任何已知的化学过程都不相符。
这些数据来自“好奇号”火星车,它一直在缓慢而有条不紊地穿越陨石坑底部,登上夏普山脚在它的中心。
机器人不仅俯视其履带下的岩石,而且还俯视其脚下的岩石。 好奇号还读取火星大气的读数来测量季节性大气变化。 它已经在那里存在了三年火星年(相当于六年地球年),科学家们仔细研究测量结果发现,行星大气中的氧气表现并不完全符合预期。
事实上,火星上并没有那么多氧气。 它的稀薄大气层(按体积计 95%)大部分是二氧化碳或 CO2。 其余部分由 2.6% 分子氮 (N2)、1.9% 氩气 (Ar)、0.16% 分子氧 (O2) 和 0.06% 一氧化碳 (CO) 组成。
(地球的大气层相比之下,主要是氮气,体积百分比为 78.09%,氧气为 20.95%。)
在火星上,大气压力在一年中会发生变化。 在冬季半球,二氧化碳在极地结冰,导致整个半球的压力下降。 这导致半球到半球的气体重新分布,以平衡全球范围内的大气压力。
在春季,当极地冰盖融化并释放二氧化碳时,会发生相反的效果:该半球的压力最初上升,然后随着气体重新分配到冬季半球而趋于平稳。
因此,其他气体的波动与二氧化碳水平成比例是可以预测的。 或者至少,他们应该是。 就氮气和氩气而言,这些气体的表现或多或少与预期完全一致。 但氧气呢? 没有。
春季和夏季,氧气含量增加了约 30%,秋季则回落到正常水平。 这种情况每年都会发生,但由于氧气上升的量每年都不同,看起来像是某物就是添加氧气,然后再次将其除去。
没有已知的过程可以产生这种结果。
对于如此奇怪的测量,一个明显的问题是四极杆质谱仪仪器或软件是否有问题。 多次检查发现一切正常。
另一种可能性是氧气是否可以由水或二氧化碳在大气中以某种方式分解产生。 这很快也被排除了——火星大气中几乎没有足够的水,而且二氧化碳分解速度太慢,无法适应观测到的波动。
现在,火星土壤确实含有大量的氧气。 但释放它所需的条件尚未得到遵守 - 这也无法解释它每年消失到哪里。 太阳辐射分解氧气并将其消散到太空的过程同样太慢。
“我们正在努力解释这一点,”行星科学家梅丽莎·特雷纳说美国宇航局戈达德太空飞行中心。
“事实上,氧气的行为并不是每个季节都能完美重复,这让我们认为这不是一个与大气动力学有关的问题。它必须是某种我们尚无法解释的化学源和汇。”
但有一个线索。 甲烷。 它在火星夏季的几个月里也急剧上升,增幅高达 60%。 有时,甲烷和氧气的含量甚至似乎同时上升。 无论是什么导致了甲烷波动,也有可能导致了氧气波动。
这可能是什么仍然是一个巨大的问题。 这两种气体都可以通过有机过程(即生命)产生,并且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存在生命,但也不能排除它是一个原因。 (2020年火星去寻找化石,所以也许我们很快就会知道。)
然而,该团队认为这更有可能是地质原因。
“我们还没有找到一种方法可以产生我们所需的氧气量,”天文学家蒂姆·麦康诺奇说马里兰大学的。
“但我们认为它必须是表层土壤中随季节变化的某种东西,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。”
所以? 有任何想法吗?
该研究发表在地球物理研究杂志:行星。