新研究表明，数十亿年前火星曾冰冷潮湿

如今，火星寒冷干燥。然而，数十亿年前，火星表面曾存在液态水——科学家们一直对当时火星的状况十分着迷。7 月 7 日， 《通讯地球与环境》杂志发表了一项新研究，研究了美国宇航局“好奇号”火星车收集的土壤样本数据，并将其与地球上的类似土壤进行了比较。这为了解数十亿年前火星表面的状况提供了一个窗口——数据显示，当时的火星确实是一颗寒冷潮湿的荒地。

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好奇号在盖尔陨坑待了十多年，2012 年它降落在了该火星地标上。这个 100 英里宽的陨坑是由 35 亿至 38 亿年前的小行星撞击形成的。由于许多迹象表明它曾经是一个湖泊，好奇号选择它作为着陆点。好奇号从陨石坑收集的土壤样本有几个显著特点：它们含有二氧化硅，富含铁但缺乏铝。

在地球上，这种土壤是由“蛇纹石化”形成的，这是一种地质过程，导致各种矿物转化为蛇纹石。至关重要的是，这个过程需要液态水，因此，盖尔陨石坑中存在具有类似成分的物质，这进一步证明了陨石坑曾经充满水。

火星样品的另一个关键特征是它们大部分是“X 射线无定形的”，这意味着它们缺乏可以通过 X 射线衍射探测的重复晶体结构。样品的无定形性质让科学家感到惊讶，主要是因为无定形材料通常被视为仅“亚稳态”——正如研究指出的那样，它“易于转化为热力学更稳定、更结晶的矿物相”。

目前尚不清楚为什么这种情况没有在盖尔陨坑发生，但有一种理论认为，转变过程受到“动力学限制条件（如较低温度）”的阻碍。如果是这样的话，那就意味着火星一直是一个寒冷的地方。

由于无法直接研究火星土壤，该研究的作者们只好退而求其次：他们在地球上找到了类似的样本，并研究了这些样本的特性。他们搜索了几个土壤成分相似的地点：两个地点位于加州的克拉马斯山脉，一个位于内华达州西部，一个位于加拿大纽芬兰岛的格罗莫讷国家公园。

重要的是，来自纽芬兰的样品经 X 射线分析呈非晶态，而来自加利福尼亚和内华达的样品则不是。这表明寒冷的加拿大气候对于保持晶体结构的缺乏至关重要，并支持了类似情况在火星上发生的理论：“盖尔陨石坑存在大量富含 [铁] 的非晶态物质，这与它们形成时的凉爽潮湿环境相一致，随后的寒冷干燥环境促进了它们的持久性。”

“这表明，这些物质的形成需要水，”DRI 的土壤科学家和地貌学家、这项研究的共同作者安东尼·费尔德曼 (Anthony Feldman) 说。“但需要寒冷，接近冰点的年平均温度条件，才能将无定形物质保存在土壤中。”

这项研究提供了一个有趣的视角，让我们了解科学家如何从地质记录中推断出火星遥远过去的环境信息。它还表明，即使在遥远的火星表面有液态水流动的遥远时代，火星的环境也不是特别适宜居住。