美国宇航局的好奇号探测器发现火星上的有机化学

点击次数:43   更新时间:2018-05-16   【关闭

/在火星实验室的好奇心板载样品分析中使用可调谐激光光谱仪仪器,天文学家发现火星大气中甲烷的丰度高出十倍。 /

美国宇航局的火星好奇号探测器测量了周围大气中有机化学物质甲烷的十倍峰值,并探测到机器人实验室钻机收集的岩石粉末样品中的其他有机分子。

密歇根大学,安娜堡和好奇号流浪者科学团队的Sushil Atreya说:“甲烷的这种暂时性增加 - 急剧上升然后又回落 - 告诉我们必须有一些相对本地化的资源。 “有许多可能的来源,生物或非生物的,如水和岩石的相互作用。”

研究人员在20个月的时间内使用了好奇号在火星(SAM)实验室进行的十多次板载样品分析,以嗅探大气中的甲烷。在这两个月中,2013年底和2014年初,四次测量的平均值为十亿分之七。在此之前和之后,读数平均只有那个水平的十分之一。

好奇心还从被称为Cumberland的岩石中探测到不同的火星有机化学物质,这是火星表面材料中有机物的首次明确检测。这些火星有机物可以在火星上形成,也可以由陨石运送到火星。

含有碳并且通常是氢的有机分子是生命的化学积木,尽管它们可以不存在生命而存在。好奇心通过分析大气和岩石粉末样本的研究结果并没有揭示火星是否曾经存在过活的微生物,但这些发现的确为化学活性的现代火星和古代火星上有利的生命条件揭示了光。

加州理工学院加州理工学院好奇项目科学家John Grotzinger说:“我们将继续研究这些发现带来的困惑。” “我们能更多地了解导致大气中甲烷量波动的活性化学物质吗?我们能否选择可以识别有机物的岩石目标?“

研究人员花了很多个月的时间来确定在坎伯兰样品中检测到的任何有机物质是否是真正的火星。好奇号的SAM实验室在几个样品中检测到一些有机碳化合物,事实上,它们是从流动站内的地球运来的。然而,广泛的测试和分析对检测火星有机物产生了信心。

识别火星岩石和土壤中高氯酸盐矿物的存在使岩石中哪些特定的火星有机物变得复杂。当在SAM内部加热时,高氯酸盐会改变有机化合物的结构,因此岩石中火星有机物的特征仍然不确定。

麻省理工学院的好奇心参与科学家Roger Summons说:“火星上岩石中首次证实有机碳具有很好的应用前景。 “有机物是重要的,因为它们可以告诉我们它们形成和保存的化学途径。反过来,这是关于地球 - 火星差异的信息,以及Gale Crater沉积岩所代表的特定环境是否有利于有机材料的积累。现在面临的挑战是在夏普山上发现其他岩石,这些岩石可能有不同的和更广泛的有机化合物库存。“

研究人员还报道说,好奇心在三十多亿年前与坎伯兰岩石中的湖泊矿物结合在一起的火星水的味道表明,在该湖床形成之前,这颗行星失去了大部分的水,并在此后继续大量减少。

SAM分析了水分子中的氢同位素,这些水分子已经锁定在岩石样品中达数十亿年,当SAM加热它时释放出来,产生有关火星水历史的信息。较重的氢同位素,氘与最常见的氢同位素的比率可以为行星历史不同阶段的比较提供一个标志。

美国宇航局位于马里兰州格林贝尔特的美国宇航局戈达德太空飞行中心的SAM首席研究员兼报告的主要作者Paul Mahaffy说:“真正有趣的是,我们从古老岩石中提取的气体好奇心的测量结果可以告诉我们火星的水分损失。科学杂志本周在线发表

氘与氢的比例已经改变,因为较轻的氢比重氘更容易从火星的上层大气逸出。为了及时回顾火星水中的氘氢比如何随时间变化,研究人员可以查看当前大气中的水和当地历史上不同时间的岩石中的水。

地球上发现的火星陨石也提供了一些信息,但是这个记录有差距。根据好奇号的测量数据,没有任何已知的火星陨石甚至接近与火星研究的岩石相同的年龄,火星形成的时间大约在39亿至46亿年前。

好奇心在坎伯兰样本中发现的比例约为当今火星大气层中水汽比例的一半,这表明自该岩石形成以来,该行星的大部分水损失发生。然而,根据假设供应的比例与地球海洋中测量的比率相似,所测量的比率约为火星原始供水比例的三倍。这表明火星原来的大部分水在岩石形成之前就已经消失了。

好奇心是美国宇航局正在进行的火星研究和2030年代火星人类任务准备的一个要素。加州理工管理加利福尼亚州帕萨迪纳的喷气推进实验室,JPL管理华盛顿美国宇航局科学任务局的好奇号流动站科学调查。 SAM调查由Goddard的Paul Mahaffy领导。 SAM仪器中的两个关键是在Goddard开发的四极质谱仪和在JPL开发的可调谐激光光谱仪。

在美国旧金山举行的美国地球物理联盟会议上,周二在新闻发布会上讨论了好奇号探测器对甲烷检测和古代岩石中火星有机物的调查结果。美国宇航局科学家克里斯韦伯斯特和合作者在本周在线发表的一篇论文中描述了甲烷结果。

美国宇航局科学家Caroline Freissenet,Goddard和合着者在坎伯兰岩石中发现有机物的报告正在等待出版。

查看新闻稿视频:美国航天局关于现代和古代火星的好奇号探测器的最新发现:火星上的有机物和甲烷

出版物:

Christopher R. Webster等人,“大气陨石坑中的火星甲烷检测和变化”,科学,2014; DOI:10.1126 / science.1261713P。 R. Mahaffy等人,“火星上西方粘土矿物的D / H大气演化的印记”,科学,2014; DOI:10.1126 / science.1260291

资料来源:NASA的Dwayne Brown

图片:NASA / JPL-Caltech / SAM-GSFC /密歇根大学; NASA / JPL-加州理工学院