和甲烷之謎類似,科學家發現火星大氣的氧含量也有神祕變化

作者 | 發布日期 2019 年 11 月 13 日 15:16 | 分類 天文 follow us in feedly


火星上的甲烷之謎困擾科學家已久,即甲烷濃度在夏季時可能暴增,沒有原因能解釋。現在 NASA 團隊再發現了類似的氧氣之謎,即氧氣也會在夏季突然增加。研究人員懷疑甲烷與氧氣的濃度變化,很可能是受到同一種未知化學物質驅動,儘管科學家依然不清楚真相。

好奇號(Curiosity)火星車於 2012 年著陸火星,開啟探測蓋爾撞擊坑內環境是否曾經能支援生命、火星是否有水的任務。

其中,好奇號攜帶的儀器之一「火星樣本分析裝置」(SAM)曾分析火星大氣組成,包含 95% 二氧化碳(CO2)、2.6% 分子氮(N2)、1.9% 氬(Ar)、0.16% 分子氧(O2)和 0.06% 一氧化碳(CO),並揭露火星大氣分子如何隨著氣壓變化而重新混合循環:冬季時,二氧化碳會在火星兩極凍結,從而導致火星大氣氣壓降低;春、夏季時二氧化碳蒸發回大氣中,再導致火星大氣氣壓升高。

在這些變化中,科學家發現氮氣和氬氣都遵循可預測的季節性模式,其濃度會隨著二氧化碳的含量多寡跟著上升、下降,科學家原本預期氧氣也會這樣,然而事實並非如此。取而代之的是整個春夏季,火氣大氣中氧含量最多可增加 30%,而秋季會低到連目前化學方法都幾乎偵測不到的濃度,暗示有某種物質產生並將氧氣帶走。

為了解釋氧含量變化的原因,研究人員首先考慮二氧化碳(CO2)或水分子(H2O)在大氣中分解時可能釋出氧氣、導致氧氣濃度短暫上升,然而計算結果表明,火星必須多出目前 5 倍以上的水才能產生數據中的氧氣量,而二氧化碳分解速度太慢,無法在這麼短的時間內生成大量氧氣。

(Source:NASA

新研究領導人、NASA 戈達德太空飛行中心行星科學家 Melissa Trainer 表示,由於每個季節的氧氣變化量不完全規律,因此研究團隊認為這與大氣動力學無關,應該是某種我們不清楚的化學物質作祟。

火星氧氣讓人摸不清頭緒的變化就跟火星甲烷之謎很像。火星大氣中的甲烷含量非常少,平均只有 0.00000004%,然而 SAM 儀器在分析時顯示,甲烷濃度也會隨著季節變化上升和下降,且出於某種未知原因,夏季時甲烷豐度會增加約 60%(實際上,甲烷還可能隨機暴增,科學家正試圖找出原因)。

現在 NASA 團隊發現氧氣的濃度也會隨季節大起大落,且波動時機點似乎和甲烷重疊,研究人員推測影響兩者的可能是相同化學物質。

由於氧氣和甲烷都可以來自生物,也可以來自地質化學作用,目前科學家還無法提出能解釋數據中氧氣量的說法,但他們認為可能與火星表層土壤中某些物質有關。新論文發表在《Geophysical Research: Planets》期刊。

(首圖來源:NASA