火星气候模型揭示干旱寒冷环境或难存续生命

好奇号火星车在攀登夏普山过程中采集的样本表明,火星大气中的一部分二氧化碳可能被封存在沉积岩中,这会将二氧化碳从大气中抽离,减弱使火星变暖的温室效应。

基于这些发现,由卡尔加里大学研究员本杰明・图托洛领导的一组科学家利用数据得出结论,火星曾有一个碳循环,可以解释其表面液态水的存在。在此基础上,芝加哥大学行星科学教授埃德温・凯特领导的研究团队构建出首个纳入这些成果的火星气候模型。该模型结合了火星地形、太阳光度、最新轨道数据等因素,用于预测过去35亿年间火星环境和地貌的演变。

凯特的模型回溯至约35亿年前“盐之时代”开端。此前约5亿年,火星温暖湿润,存在湖泊、河网甚至海洋,部分规模或超过今天的里海。然而,这段湿润期持续时间极短,未能在地表留下深度风化与侵蚀的痕迹。

进入“盐之时代”后,随着气候变冷,大规模雪融形成巨大的盐碱地,最终堆积成厚厚的沉积物,这正是好奇号当前探测的地层。尽管开始趋于干旱,液态水并未彻底消失,局部融雪仍偶尔在表面形成小型水域,类似沙漠中的绿洲。

但模拟结果显示,自35亿年前以来,火星大部分时间极为干燥寒冷,偶发的“绿洲”存续时间不超过10万年,不足以支撑生命繁衍。凯特指出,这些短暂水域的条件“足以灭绝任何表面生命”。

他设想若将地球海洋的一杯水倒入这些火星湖泊,其中微生物或可短期存活。关键问题是,火星是否曾孕育生命,以及在“盐之时代”前的湿润时期出现的生命能否延续至今。对此,他的判断是可能性极低。

不过,凯特也提到地下水系可能提供生存空间。如果微生物潜伏地下,在短暂湿润期或能重新浮现。“我们不能完全排除火星存在生命的可能性。”

该模型虽提供新视角,但仍存在局限。基础数据主要来自好奇号在夏普山的单点观测,若该地区碳酸盐岩储量不同于其他区域,模型的普适性将受影响。

此外,“盐之时代”前火星为何更温暖的问题仍未解答。仅靠二氧化碳温室效应难以解释当时的高温,早期火星可能还存在未知的非二氧化碳增温机制,尚需进一步研究。

尽管目前尚无明确答案,凯特表示好奇号最近在火星上发现了长链烷烃分子,这类分子在地球常由生物产生,或为潜在生物活动迹象。他表示期待未来将样本带回地球进行深入分析。

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