好奇号火星车提供了关于火星如何变得不适宜居住的新见解

美国宇航局的好奇号火星车目前正在探索火星上的盖尔陨石坑，它正在提供有关古代火星气候如何从可能适合生命存在（有证据表明表面存在广泛液态水）转变为我们所知的不适合地球生命生存的表面的新细节它。

尽管今天的火星表面寒冷且不适宜生命存在，但美国宇航局在火星上的机器人探索者正在寻找线索，以了解它是否可以在遥远的过去支持生命。研究人员使用好奇号上的仪器测量了盖尔陨石坑中发现的富碳矿物（碳酸盐）的同位素组成，并发现了关于这颗红色星球古代气候如何转变的新见解。

“这些碳酸盐的同位素值表明蒸发量极大，这表明这些碳酸盐可能是在只能支持短暂液体的气候中形成的”，马里兰州格林贝尔特美国宇航局戈达德太空飞行中心的戴维·伯特 (David Burtt) 说道，他也是描述这项研究的论文的主要作者发表在美国国家科学院院刊。

“我们的样本与火星表面存在生命（生物圈）的古老环境不一致，尽管这并不排除地下生物圈或表面生物圈在这些碳酸盐形成之前开始和结束的可能性。”

同位素是具有不同质量的元素的版本。随着水蒸发，轻质的碳和氧更有可能逃逸到大气中，而重质的碳和氧则更容易被留下，积累到更高的丰度，在这种情况下，最终被纳入碳酸盐岩石中。

科学家对碳酸盐很感兴趣，因为它们已被证明具有作为气候记录的能力。这些矿物质可以保留它们形成的环境特征，包括水的温度和酸度，以及水和大气的成分。

该论文提出了盖尔发现的碳酸盐的两种形成机制。在第一种情况下，碳酸盐是通过盖尔陨石坑内的一系列干湿循环形成的。在第二种情况下，碳酸盐是在盖尔陨石坑的寒冷、结冰（低温）条件下在非常咸的水中形成的。

该论文的合著者、美国宇航局戈达德太空中心的詹妮弗·斯特恩说：“这些形成机制代表了两种不同的气候状况，可能会呈现出不同的宜居性情景。” “干湿循环表明更适宜居住和更不适宜居住的环境之间的交替，而在火星的中纬度地区，将表明这是一个不太适宜居住的环境，其中大部分水被锁在冰中，无法用于化学或生物学，而且那里的盐分极高，不适合生命生存。”

基于某些矿物的存在、全球尺度的建模和岩层的识别，古代火星的这些气候情景之前已经被提出过。该结果是第一个添加来自岩石样本的同位素证据来支持该情景的结果。

火星碳酸盐中的重同位素值明显高于地球上碳酸盐矿物的重同位素值，并且是有记录的所有火星材料中最重的碳和氧同位素值。事实上，根据研究小组的说法，干湿气候和冷咸气候都需要形成富含重碳和氧的碳酸盐。

伯特说：“这些碳和氧同位素值高于地球或火星上测量的任何其他值，这一事实表明一个或多个过程已走向极端。”

“虽然蒸发会导致地球上氧同位素发生显着变化，但这项研究中测量到的变化要大两到三倍。这意味着两件事：1）极端程度的蒸发导致这些同位素值如此之大，2） ）这些较重的值被保留下来，因此任何会产生较轻同位素值的过程的数量级一定要小得多，”他继续说道。

这一发现是利用好奇号火星车上的火星样本分析 (SAM) 和可调谐激光光谱仪 (TLS) 仪器得出的。 SAM 将样品加热至近 1,652 华氏度（近 900°C），然后使用 TLS 分析该加热阶段产生的气体。