对火星的化学分析表明,与地球相比,这颗红色星球大气中的一氧化碳(CO)同位素碳-13(¹³C)已经耗尽。这与二氧化碳(CO₂)的同位素组成相反,二氧化碳是火星大气的主要成分,由于在数十亿年的过程中,较轻的碳-12(¹²C)优先逃逸到太空中,因此富含¹³C。这些发现将帮助科学家更好地了解火星的大气和气候是如何随着时间的推移而变化的。
这项研究是由开放大学的行星天文学家Juan Alday博士和他的同事进行的,基于美国宇航局ExoMars微量气体轨道飞行器任务收集的数据。
Alday博士说:“理解CO中碳含量较低的关键在于CO₂和CO之间的化学关系。
“当CO₂分子被阳光破坏形成CO时,¹²CO₂分子比¹³CO₂更有效地被破坏。”
他解释说,这导致了“在很长一段时间内二氧化碳中的1³C的消耗”。
开放大学的研究人员分析了美国宇航局ExoMars微量气体轨道飞行器任务收集的数据
虽然一氧化碳只占火星大气的一小部分(估计在火星表面占0.06%,而二氧化碳占95%),但研究小组表示,这些发现对我们了解火星历史具有重要意义。
他们补充说,这项分析揭示了火星大气是如何随着时间的推移而变化的,也可以帮助我们确定火星表面曾经允许液态水存在的气候条件——火星表面的地质情况证明了这一点。
Alday博士解释说:“我们不知道火星早期的大气是什么样的,也不知道什么条件允许液态水在火星表面流动。
“火星大气中碳的同位素可以帮助我们估计过去有多少二氧化碳。
“ExoMars痕量气体轨道器的新测量结果表明,逃离火星的二氧化碳比以前想象的要少,这为火星早期大气的组成提供了新的限制。”
碳-12和碳- 13是已知的三种碳同位素中的两种,以它们的中子数来区分
图为火星的碳是如何形成的氧化物和表面有机物在碳-13中耗尽
美国宇航局的好奇号火星车最近对火星表面物质的测量显示,在这颗红色星球的一氧化碳中也发现了类似的¹³C损耗。
开放大学ExoMars研究小组负责人、行星科学家马尼什·帕特尔博士说:“关于火星表面的有机物质是由生物过程还是非生物过程产生的,一直存在争论。
“胡安测量到的大气CO和地表有机物都具有这种耗尽碳的同位素特征,这一事实可能表明这些有机物更有可能是非生物起源的。”
然而,他补充说,“不能仅仅根据这一信息排除其他来源”。
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这一发现可能有助于揭示火星大气的演变
英国航天局太空探索负责人利比·杰克逊说:“英国在微量气体轨道器的发展中发挥了关键作用。
“自2016年发射以来,英国航天局已经为运营提供了140多万英镑,为数据分析提供了500多万英镑。
“这篇论文的发表展示了英国最好的空间科学。Juan Alday博士是一名有前途的英国航天局资助的开放大学博士后研究员,也是我们继续在各机构支持人才的一个很好的例子。”
这项研究的全部结果发表在《自然天文学》杂志上。