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為什么甲烷在火星上滲出？美國國家航空航天局科學家有新想法

時間：2025-12-11 00:14:19 來源：網絡整理編輯：百科

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神秘的地球uux.cn）據美國宇航局Lonnie Shekhtman）：美國國家航空航天局“好奇號”火星車最令人驚訝的發現——蓋爾隕石坑表面正在滲出甲烷——讓科學家們撓頭。地球上大部分甲烷是由生物產生合肥廬陽區外圍資源.1662+044-1662.

（神秘的甲烷家航地球uux.cn）據美國宇航局（Lonnie Shekhtman）：美國國家航空航天局“好奇號”火星車最令人驚訝的發現——蓋爾隕石坑表面正在滲出甲烷——讓科學家們撓頭。
地球上大部分甲烷是火星由生物產生的。但科學家們還沒有在火星上發現令人信服的上滲合肥廬陽區外圍資源.1662+044-1662.現代或古代生命跡象，因此也沒想到會在那里發現甲烷。出美然而，國國“好奇號”上的空航科學便攜式化學實驗室，即SAM，天局或火星樣本分析，新想一直在蓋爾隕石坑表面附近探測到氣體的甲烷家航痕跡，蓋爾隕石坑是火星迄今為止火星表面唯一探測到甲烷的地方。科學家們推測，上滲它可能的出美來源是涉及地下深處的水和巖石的地質機制。
如果這就是國國合肥廬陽區外圍資源.1662+044-1662.故事的全部，事情就會很容易。空航科學然而，天局SAM發現甲烷在蓋爾隕石坑中以意想不到的方式表現。它在晚上出現，在白天消失。它隨季節波動，有時會飆升至比平時高40倍的水平。令人驚訝的是，甲烷也沒有在大氣中積累：歐空局（歐洲航天局）專門派往火星研究大氣中氣體的ExoMars微量氣體軌道飛行器沒有檢測到甲烷。
“這是一個有很多情節轉折的故事，”位于南加州的美國國家航空航天局噴氣推進實驗室的好奇號項目科學家阿什溫·瓦薩瓦達說，該實驗室領導著好奇號的任務。
甲烷讓火星科學家忙于實驗室工作和計算機建模項目，這些項目旨在解釋為什么這種氣體表現奇怪，并且只在蓋爾隕石坑中被檢測到。美國國家航空航天局的一個研究小組最近分享了一個有趣的建議。
該組織在3月份發表在《地球物理研究雜志：行星》上的一篇論文中提出，甲烷——無論是如何產生的——都可以被密封在火星風化層中可能形成的固化鹽下，而風化層是由破碎的巖石和灰塵制成的“土壤”。當溫度在溫暖的季節或一天中的時間上升，削弱密封時，甲烷可能會滲出。
在馬里蘭州格林貝爾特NASA戈達德太空飛行中心的行星科學家Alexander Pavlov的領導下，研究人員提出，當密封件在行駛在其上的小型SUV大小的火星車的壓力下破裂時，氣體也會噴出。巴甫洛夫說，該團隊的假設可能有助于解釋為什么只有在蓋爾隕石坑中檢測到甲烷，因為蓋爾隕石坑是火星上機器人在表面漫游和鉆探的兩個地方之一。（另一個是杰澤羅隕石坑，美國國家航空航天局的毅力號火星車正在那里工作，盡管該火星車沒有甲烷探測儀器。）
巴甫洛夫將這一假設的起源追溯到他在2017年領導的一項無關實驗，該實驗涉及在充滿鹽的模擬火星永久凍土（凍土）中生長微生物，就像大部分火星永久凍土一樣。
巴甫洛夫和他的同事測試了生活在地球上咸水湖和其他富鹽環境中的親鹵細菌是否能在火星上的類似條件下茁壯成長。
他說，微生物生長的結果被證明是不確定的，但研究人員注意到了一些意想不到的事情：當咸冰升華時，表層土壤形成了鹽皮，從固體變成氣體，并留下了鹽。
火星和地球上的永久凍土
巴甫洛夫說：“我們當時沒有多想。”但他記得2019年的地殼，當時SAM的可調諧激光光譜儀檢測到了一次無人能解釋的甲烷爆發。
巴甫洛夫說：“就在那時，它在我的腦海中響起。”。就在那時，他和一個團隊開始測試可能形成和破裂硬化鹽封的條件。
巴甫洛夫的團隊測試了五個永久凍土樣本，這些樣本中注入了一種名為高氯酸鹽的鹽，這種鹽在火星上廣泛存在。（今天蓋爾隕石坑中可能沒有永久凍土，但這些海豹可能早在蓋爾更冷、更冰的時候就形成了。）科學家們將每個樣本暴露在NASA戈達德的火星模擬室內不同的溫度和空氣壓力下。
巴甫洛夫的團隊定期在土壤樣本下方注入甲烷類似物氖，并測量其下方和上方的氣體壓力。樣本下方的壓力越高，意味著氣體被捕獲。最終，在類似火星的條件下，只在高氯酸鹽濃度為5%至10%的樣本中，海豹在3至13天內形成。
為什么甲烷在火星上滲出？美國國家航空航天局科學家有新想法

這張照片是從火星模擬艙中取出的另一個模擬火星“土壤”樣本。表面用一層堅硬的鹽皮封住。Alexander Pavlov和他的團隊發現，只有當樣本的高氯酸鹽濃度為5%至10%時，樣本在類似火星的條件下停留3至13天后，才會形成密封。樣品被金屬鎬刮傷的中央顏色較淺。淺色表示頂層下面的土壤更干燥，一旦樣品從模擬室中取出，土壤就會吸收空氣中的水分，變成棕色。圖像：uux.cn美國國家航空航天局/亞歷山大·帕夫洛夫
這比“好奇號”在蓋爾隕石坑測得的鹽濃度高得多。但那里的風化層富含一種叫做硫酸鹽的不同類型的鹽類礦物，巴甫洛夫的團隊接下來想測試這種礦物，看看它們是否也能形成海豹。
提高我們對火星上甲烷生成和破壞過程的理解是2022年美國國家航空航天局行星任務高級評審的一項關鍵建議，巴甫洛夫等理論工作對這項工作至關重要。然而，科學家們表示，他們還需要更一致的甲烷測量結果。
SAM一年只聞幾次甲烷，因為它忙于從地表鉆探樣本并分析其化學成分。
“甲烷實驗是資源密集型的，所以當我們決定進行這些實驗時，我們必須非常有策略性，”Goddard的Charles Malespin說，他是SAM的首席研究員。
然而，科學家們表示，例如，要測試甲烷水平多久飆升一次，就需要新一代的表面儀器來連續測量火星上許多地方的甲烷。
瓦薩瓦達說：“甲烷的一些工作將不得不留給未來的地面航天器，他們將更加專注于回答這些具體問題。”。

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