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火星出生时潮湿,大气稠密

使用新开发的模型来了解火星大气的演变,一项新的研究表明, 三月 出生时潮湿,稠密的大气层允许温暖到炎热的海洋持续数百万年。 该模型将火星大气的演变与 火星的形成 在熔融状态下形成第一批海洋和大气。

该模型表明,水汽在 火星大气 它集中在低层大气中,类似于今天在地球上的情况,而火星的高层大气是“干燥的”,因为它会在大气的低层凝结成云。 相反,分子氢 (H2) 没有冷凝并被带到火星的高层大气,并在那里丢失到太空中。

这一结论——水蒸气凝结并保留在早期火星上,而分子氢没有凝结和逸出——使该模型可以直接与航天器进行的测量联系起来,特别是火星科学实验室火星车好奇号。

SETI 研究所的研究科学家 Kaveh Pahlevan 说, “我们相信我们已经模拟了一个被忽视的章节 火星最早的历史 在行星形成后的那段时间。 为了解释这些数据,原始火星大气一定非常稠密(比现代大气的密度高出约 1000 倍),并且主要由分子氢 (H2) 组成。”

“这一发现意义重大,因为已知 H2 在密集环境中是一种强烈的温室气体。 这种稠密的大气层会产生强烈的温室效应,使早期的温水海洋能够稳定 火星表面 数百万年,直到 H2 逐渐消失在太空中。 出于这个原因,我们推断——在地球本身形成之前——火星出生时是湿的。”

各种火星岩石(包括火星陨石和好奇号研究的陨石)的氘氢 (D/H) 比率是该模型数据约束的主要来源。 氘是氢的重同位素。 大多数来自火星的陨石是火成岩; 它们是在火星内部融化并且岩浆上升到地表时形成的。

溶解在这些内部(地幔衍生的)火成岩中的水的氘氢比与 地球上的海洋,表明这两颗行星最初具有相同的 D/H 比,并且它们的水来自早期太阳系的同一来源。

该模型进一步表明,如果火星大气在其形成时富含氢气(并且密度是今天的 2 倍以上),那么地表水的氘含量自然会增加 1000-2 倍。内部,再现观察。 相对于分子氢 (H3),氘更喜欢分配到水分子中,后者优先吸收普通氢并从大气层顶部逸出。 

帕列万 说过“这是第一个自然复制这些数据的已发布模型,让我们相信我们所描述的大气演化情景与火星上的早期事件相对应。”

杂志参考:

  1. Kaveh Pahlevan 等人,火星水圈氘富集的原始大气起源, 地球与行星科学快报 (2022)。 DOI: 10.1016/j.epsl.2022.117772

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