科学家揭开火星上有咸水的进一步证据

Nature Communications(2022 年)。 DOI: 10.1038/s41467-022-33389-4″ width=”800″ height=”530″>
火星轨道器激光高度计 (MOLA) 在 Ultimi Scopuli 调查区域的地形图。 虚线是 MARSIS 观测值。 蓝色区域表示主要亮区的地理位置。 浅灰色阴影区域的观测没有用于数据反演,因为它们跨越了高和低的基础反射率区域,既不能分配给明亮的数据集,也不能分配给非明亮的数据集。 学分:自然通讯(2022 年)。 DOI: 10.1038/s41467-022-33389-4

它可能被称为红色岩石行星,但越来越多的证据表明,咸水存在于火星极地沉积物的底部。

南昆士兰大学的 Graziella Caprarelli 教授是研究火星表面下方明亮反射信号的国际团队的一员,该信号最初是在 2010 年至 2019 年期间由火星快车上的雷达探测仪 MARSIS 获得的数据中发现的。

主要是意大利的团队提出,反射指向咸水湖的拼凑,并于 2018 年在《科学》和 2021 年在《自然天文学》上发表了他们的研究。最近,意大利团队与美国研究人员之间的新合作提供了新的证据,进一步证实了这一解释.

这些研究的结果最近发表在《自然通讯》杂志和《地球物理研究杂志:行星》上。

Caprarelli 教授说,新的实验室实验和模拟已经排除了其他解释。

“我们已经探索了诸如‘强雷达信号是否有可能由粘土或盐冰等其他类型的材料或建设性干扰产生’之类的问题,”她说。

“最新的论文解决了与南极帽底部温度相关的长期问题:到目前为止,这些温度被认为太低,即使是盐水也不能成为液体。”

4)2 的相图,具有散装盐水(parula 颜色图)和水合物(粉红色颜色图)浓度的彩色轮廓。 为了 example,700 mM (15.1 wt%) Ca(ClO4)2 样品在 185 K(A 点)的水合物含量约为 12 vol%。 在共晶温度下,水合物和冰融化形成具有共晶浓度(点 Bbrine)且液体含量约为 14 vol% 的盐水。 在 240 K 时,盐-H2O 混合物中的液态卤水量约为 22%(C 点),而卤水浓度为 40 wt%(C 点brine)。 然后样品在 268.4 K(D 点)完全熔化。 (b) 100、300 和 1,000 mM 的盐水体积百分比与温度的关系。 Ca(ClO4)2、Mg(ClO4)2和CaCl2 分别为 ∼197.3, 216, 223 K。 图片来源:地球物理研究杂志:行星(2022 年)。 DOI: 10.1029/2022JE007398″>
(a) Ca(ClO4)2 的相图,带有散装盐水(parula 颜色图)和水合物(粉红色颜色图)浓度的彩色轮廓。 为了 example,700 mM (15.1 wt%) Ca(ClO4)2 样品在 185 K(A 点)的水合物含量约为 12 vol%。 在共晶温度下,水合物和冰融化形成具有共晶浓度(Point Bbrine)且液体含量约为 14 vol% 的盐水。 在 240 K 时,盐-H2O 混合物中液态盐水的量约为 22%(C 点),而盐水浓度为 40 wt%(C 点)。 然后样品在 268.4 K(D 点)完全熔化。 (b) 100、300 和 1,000 mM 的盐水体积百分比与温度的关系。 Ca(ClO4)2、Mg(ClO4)2 和 CaCl2 的共晶温度分别为 ~197.3、216、223 K。 图片来源:地球物理研究杂志:行星(2022 年)。 DOI: 10.1029/2022JE007398

Caprarelli 教授是南昆士兰大学天体物理中心的副教授,他开发了热模型并计算了火星南极帽底部、南极层状沉积物 (SPLD) 下方的温度范围。

“我们决定通过模拟雷达波在水冰和尘埃中的传播来研究沉积物本身的物理特性。”

新的计算将沉积物中灰尘夹杂物的百分比限制在 5% 到 12% 之间,进一步将底部温度的上限设定为 230 K (-43°C)。

“我们的研究表明,到目前为止,其他研究人员计算出的 SPLD 底部的温度(大约 170-180 K)被大大低估了,相反很容易达到 200 K(-73°C),这在高氯酸盐的融化温度,”Caprarelli 教授说。

“在罗马特雷大学(意大利)和西南研究所(美国)的实验室中进行的新实验室实验进一步表明,在这些修订温度下,盐水的物理特性与从基地获得的雷达信号强度完全一致。火星南极沉积物。”