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已有研究成果,火星发现

2019-11-23 13:53 来源:未知

【科技讯】11月7日消息,据媒体报道,科学家曾经估计火星内部的水资源相当贫乏,而这项研究颠覆了对火星的看法。科学家发现火星内部存在庞大的水资源,酷似一个巨型“地下水库”,在某些地方的水资源储量甚至与地球内部相当,都非常地“湿润”。

到目前,地球是所知唯一内部存在大量水的行星(地幔矿物中的最大水含量很可能大大高于各大洋的海水总量)。科学家分析了两块从火星内部产生的陨石中水的成分,发现在火星地幔中的水含量可能远比估计的要多,差不多与地球一样。这个结果不仅影响了我们对火星地质历史的认知,也对理解水是如何到达火星表面的有所启示。数据提升了火星或许能维持生命这个说法的可能性。

水资源对于人类来说有多重要想必不用再介绍了,根据目前的统计数据来看地球上所有的水资源面积加起来大概有13亿8600万立方千米,这个数据是相当庞大的。我们之前也有在书本上了解过地球的情况,也就是说整个地球上有近70%的面积都被水资源给覆盖了。那么大家有没有思考过一个问题,地球上的水到底是从哪里来的呢?

科学教师们在讲解“水循环”的时候可能得加上新的一环了。

根据华盛顿卡内基研究所的科学家埃里克·奥里(Erik Hauri)介绍:“我们现在对之前的研究感到困惑,因为现阶段的发现意味着以往对火星内部环境的认识存在错误,认为火星内部并不存在如此大量的‘水资源’。”此外,火星内部的大量“水资源”应该如何渗透进入火星表面的呢?研究人员认为火山是一个主要通道,可以将内部的“水资源”转移到火星表面。科学家研究了两颗火星陨石,它们形成于火星的地幔中,其位于火星地壳下方。这些陨石之所以能在大约250万年前坠落到地球上,是因为火星曾经发生过一次猛烈的撞击事件。

6月15日发表在《地质学》(geology)上的 研究 中,科学家分析了辉熔长无球粒陨石(shergottite)。这些陨石是火星地幔不完全融化形成的,然后再在浅的火星次表层和表面结晶。大约250万年前,它们由火星表面喷射到地球。科学家根据陨石地球化学了解到了许多行星地质学过程。

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科学家最近发现,在地下600公里深处可能藏着一个巨大的地下水库。这一发现或将完全改变我们对地球形成的理解——地表水资源可能来自地心,而不是地球与结冰的大型彗星发生碰撞的结果。

科学家使用了一项被称为二次离子质谱法的技术探索火星陨石中蕴藏的“水资源”信息,研究小组认为这些来自火星地幔中的陨石存在百万分之七十至三百的含水量。相对地球的地幔含水量,只有百万分之五十至三百。因此,研究结果表明了水在火星形成期间就出现了,并且火星具有存储水资源的能力,在接下来的数十亿年演化期间,不断地将水存储在内部结构中。很明显,如此多的水资源将通过类似火山的通道渗透进入火星地面,部分水可流淌在远古的火星表面。

“研究分析了两块有着不同形成过程的陨石,一块的形成掺杂了大量的其他元素,而另一块没有。我们研究发现尽管他们的化学构成很不相同,两块陨石中磷灰石水含量基本上一样。这个结果表明火星形成的时候有水参与,在行星分异的时候火星能够在内部储存水。” 基于矿物中的水含量,科学家估计产生陨石的火星地幔含水量为70到300 ppm(百万分之一)。相比之下,地球地幔上部含水量为大约为50到300ppm。研究团队利用了新的设备和可以将磷灰石中水含量量化的次级离子质谱(SIMS)技术测到了这些数据。

这个问题也一直在困扰着科学家们,他们希望能够得到一个准确的答案,只要搞清楚了地球上的水是从哪里来的,以后去寻找地外生命或许也会便捷很多,但一直以来都没有什么太大的进展。不过现在科学界中有一个很普遍的观点,就是人类地球上的水资源或许是从“天”上获取来的,事实真的是这样吗?

这些地下水被包裹在一种名为“尖晶橄榄石”的蓝色矿物之中,位于地壳和外核之间的灼热岩石层——地幔之内。也就是说,这些地下水不同于我们熟知的液态水、水蒸汽或冰,而呈现出第四种形态——矿物态。今年早些时候,科学家在一块罕见的钻石中发现了一小片尖晶橄榄石,这为“地下大水库”理论提供了多一份的支持。

新的研究结果应该可以帮助科学家更好地了解火星以及它的历史,还可以揭示出大型地质结构的演变过程。这个结果让科学家十分惊喜,既然火星存在“地下水库”,那么在有水的地方是否存在火星生命呢?虽然目前还没有发现生命的迹象,但是科学家并没有放弃,“好奇号”火星车也在努力的发掘,期待新的发现。

“大量的证据表明火星表面曾经确实存在过液态水,那为什么之前的很多估计认为这个行星内部是干的?这个新的研究非常有意义,并且它暗示可能是火山将水带到火星表面的。”研究者总结认为“这些研究不仅解释了火星上的水是怎么来的,还提供了所有类地行星在形成时储存氢的一种机制。”

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研究者在《科学》杂志发表了他们的研究,指出这个地下水库蕴藏着地球上最丰富的水资源,它甚至可能是海水的来源。他们还做出了另一项惊人的发现:在上层地幔和下层地幔之间的“过渡层”里,岩石会融化和移动。

本文编译自: Carnegie Institution,Could Mars Have Sustained Life? Extensive Water in Mars' Interior
图片: NASA

根据推测,在地球刚刚诞生的时候其实是经历了很多的!当时地球上有非常多的陨石和彗星,它们不断的撞击着地球,但也就是在撞击的这个过程中水资源慢慢的被带到地球上来了。可是在后来对彗星研究之后发现,它身上携带着的水资源和地球上的水成分并不相互匹配,这又是为什么呢?

图片 3万智牌中的“地下海”如今可能要成真了——虽然不是以这种样子。图片作者:Rob Alexander

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研究者之一、美国西北大学的地球物理学家史蒂夫•雅各布森(Steve Jacobsen)介绍说:“发生在地球表面的地质活动,比如地震和火山爆发,其实都是地球内部活动的表现,只不过我们看不到罢了。”

其实在对地幔层进行研究的时候,科学家们就发现或许太阳系一开始就携带着微型的水囊。也就是说地球在刚刚形成的时候,就有水的存在了。后来当太阳系之中的其他行星和地球发生碰撞的时候,地球上出现了一些新的物质,它们随着火山岩浆流出并且到达了地球的表面,但与此同时地幔中的水资源就被藏了起来,形成了地下水。

他说:“我相信我们最终将找到足够证据,构建出整个地球水循环,了解为什么在我们这颗宜居星球上会有这么多的地表水。科学家在过去几十年里一直都在寻找这个地下水库,它是地球水循环中缺失的那一环。”

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该研究调查了全美国境内的地震仪数据,并且在实验室中进行了高压岩石模拟实验。“其中最关键的要素就是尖晶橄榄石。它拥有特殊的晶体状结构,可以像海绵一样吸收氢和水。”

在地球刚刚形成的时候,就已经拥有了近20%的水资源了,或许在太阳风的帮助下,太阳大气外层的粒子落到地球的表面就形成了水,时间一长了地球的表面就拥有了相当丰富的水资源。不过这目前还都只是科学家们的猜测,毕竟就连地球本身就是一个迷,想要弄清楚它们还需要很长的时间。

地下水库的水含量可能相当巨大:“雅各布森表示,就算‘过渡层’水库的含水量只有地幔岩石重量的1%,它也近三倍于全世界海洋总水量。”(编辑:Ent)

编译自 NPR, Deep Underground, Oceans Of Water May Be Trapped In A Crystal 'Sponge'

 

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