数十亿年前,曾经是湖泊和海洋的所在地,但是所有的水都去了哪里,将地球变成了我们今天所知道的荒凉的岩石,这一直是个谜。
人们认为其中大部分已经消失在太空中,但美国宇航局资助的一项新研究表明,它没有去任何地方,而是被困在地壳的矿物质中。
《科学》杂志上这篇新论文的主要作者伊娃·谢勒 (Eva Scheller) 告诉法新社:“我们说地壳形成了我们所说的水合矿物,即晶体结构中实际上含有水的矿物。”
事实上,Scheller 的模型表明 30% - 99% 的初始水仍然被困在这些矿物质中。
早期的火星被认为有足够的水覆盖整个行星,海洋深度约为 100 至 1,500 米(330 至 4,4920 英尺)。
由于这颗行星在其历史早期就失去了磁场,它的大气层逐渐被剥离,人们认为这就是它失去水的方式。
但这项新研究的作者认为虽然有些水确实消失了,大多数人留下来。
利用火星探测器以及来自火星的陨石的观测结果,该团队将重点放在氢(水的关键成分)上。
氢原子有不同种类。大多数原子核中只有一个质子,但一小部分(约 0.02%)同时具有质子和中子,这使得它们更重。这些被称为氘或“重”氢。
由于较轻的氘以更快的速度逃离地球大气层,因此大部分水流失到太空中会留下相对更多的氘。
但考虑到这颗行星最初有多少水,以及目前航天器观测到的氢逸出率,目前的氘氢比不能仅用大气损失来解释。
我们对诺亚时期、西方时期和亚马逊时期的假设的示意图。 (Scheller 等人,《科学》,2021)
永久损失
相反,该研究的作者表示,存在两种机制的结合:水被地壳中的矿物质捕获以及水流失到大气中。
“只要有一块岩石与水相互作用,就会发生一系列非常复杂的反应,形成水合矿物,”谢勒说。
这个过程被称为“化学风化”,也发生在地球上 - 例如,在火星上也发现了粘土。
但在我们的星球上,火山将水回收回大气中。然而,火星没有板块,因此这种变化是永久性的。
根据研究小组的模拟,地球失去了大部分水4 至 37 亿年前,这意味着“在过去的三十亿年里,火星与我们今天所看到的非常相似,”谢勒说。
(加州理工学院)
她补充说,她对这件事感到兴奋毅力号火星车上个月降落在地球上执行多年科学任务的它也许能够为该研究领域做出贡献。
“毅力号火星车实际上将精确研究这些导致地壳固水的过程和反应,”她说。
该团队的模型包含多个场景,他们将其与流动站获取的新数据进行比较。
“我们可以开始说,‘模型的这些部分不能正常工作,而这些部分可以正常工作’,这将帮助我们越来越接近答案,”谢勒说。
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