NASA探测车火星又有重大发现

美国太空总署（NASA）探测车近日在火星钻探时发现大量菱铁矿（Siderite），这是一种富含碳的矿物，为火星远古时期拥有丰富水体、浓厚大气与宜居环境提供了新证据。

据路透社报道，这项发现来自2012年登陆火星的“好奇号”（Curiosity）探测车。2022至2023年间，“好奇号”在火星盖尔陨石坑（Gale Crater）三个地点钻取岩石样本，从中发现了这种矿物。

菱铁矿是一种碳酸盐矿物，化学组成为碳酸铁（FeCO₃）。这种矿物形成于数十亿年前的沉积岩中，显示当时的火星可能拥有一层厚重、富含二氧化碳的大气层。这样的气候条件可借助温室效应将行星加热，进而支撑地表液态水的存在。

火星或曾经宜居

科学家长期以来推测，火星表面许多地形特征都与流水活动有关，包括曾存在海洋、湖泊与河流，这些都可能是早期微生物潜在的生存环境。

像地球与金星一样，火星的大气中也以二氧化碳作为主要的气候调节温室气体，能有效捕捉太阳热能并提升表面温度。

但过去能够佐证火星早期拥有高浓度二氧化碳的直接证据一直很少。根据主流假说，火星早期可能曾拥有浓密的大气，但由于未知原因逐渐演变为今日稀薄的大气层。这些消失的碳可能通过地质化学反应被封存于地壳岩石中，以碳酸盐矿物的形式存在。

根据“好奇号”最新分析结果，样本中菱铁矿含量高达10.5%（重量比），显示碳被封存的程度远超预期。“好奇号”本身配备有分析仪器，可钻入火星岩石3至4公分并直接分析矿物与化学组成。

参与这项研究的加拿大卡尔加里大学地球化学家、NASA火星科学实验室团队成员班杰明‧图托罗（Benjamin Tutolo）指出，“好奇号”的新发现解开了一个让研究人员一直以来感到困惑的问题。

“火星是否曾适合居住，一直有个核心问题——如果当初真的有大量二氧化碳来稳定气候与液态水，为什么我们几乎找不到碳酸盐矿物的踪迹？”图托罗表示，虽然模型预测火星表面应广泛分布碳酸盐矿物，但实际上从轨道观测与地面探测所得证据极为有限。

研究团队指出，与这次样本类似的岩石在火星上分布广泛，意味着火星地壳中可能普遍存在碳酸盐矿物，并潜藏着大量已封存的二氧化碳。

火星气候演化之谜重要突破

盖尔陨石坑中的沉积岩包括砂岩与泥岩，预估形成于约35亿年前，当时该地区可能是一个湖泊，尚未经历火星气候剧变。

芝加哥大学与Astera研究所行星科学家、论文共同作者爱德温‧凯特（Edwin Kite）指出：“火星从早期可能宜居的湿暖表面，转变为今日干冷荒芜的样貌，是我们所知最大的行星气候灾变之一。”

“我们尚未弄清这一剧变的成因，但确实有迹象表明火星早期拥有更浓密的大气。这使我们更迫切地想知道那些碳最终去了哪里。发现这类碳含量高、过去未曾预期的矿层，是揭开火星气候演化之谜的重要突破。”

这项发现同时也有助于了解火星远古时代的碳循环模式。

此影像为2018年1月23日拍摄的数十张照片拼接而成，并于1月31日发布。(NASA/JPL-Caltech/MSSS)

在地球上，火山会向大气中释放二氧化碳，这些气体再被海洋吸收，与钙等元素结合形成碳酸盐岩石（如石灰岩）。随着板块构造的运动，这些岩石会被加热并将碳重新释放回大气。

但火星不具备板块构造。图托罗解释说，“火星古代的碳循环是不平衡的，换言之，封存在岩石中的二氧化碳远多于后来释放回大气的量。”

他补充道：“这项研究可纳入火星气候演化模型，帮助我们更好地理解火星为何失去了早期可能的宜居性，以及碳循环在其中扮演的角色。”