据美国宇航局太空网报道,美国宇航局的「机遇」号火星车在这颗红色行星的梅裡迪亚尼平原 (Meridiani Planum)发现令人费解的沉积物,最近几年已经出现几种理论,对这些沉积物的成因进行解释。最近,一项最新研究又提出一个新理论:火星上的沉积物可能是远古大冰川留下的。

这一最新冰理论的提出者表示,该理论能更好地解释火星沉积物的一些奇怪特徵。这项研究结果发表在2月15日的《自然—地球科学》网络版上,论文联合作者,休斯顿美国宇航局约翰逊航天中心的保罗·奈尔斯说,该研究得出的结论和「解释火星上的沉积物是如何形成的一个新观点非常接近」。

机遇号发现800米厚沉积物

  2004年「机遇」号降落在火星表面时发现这些沉积物,这些沉积物的厚度将近半英里(约800米)。虽然这颗红色行星上分散著很多类似的地质层,但是它们都集中在方圆数百平方英里的梅裡迪亚尼平原周围。这些厚厚的矿物盐沉积物中包含钙和硫酸镁。

以前提出的有关火星沉积物起源的理论包括:像2007年发表的一篇论文描述得那样,曾覆盖在这个北部平原上的浩瀚无边的海洋蒸发形成沉积物;地下水流出地表形成的浅水池蒸发形成沉积物。

  众所周知,地球上美国新墨西哥州白沙岛等地的类似矿物盐沉积物是由湖泊蒸发形成。但是湖泊和海洋需要一个封闭的空间盛水,然而火星梅裡迪亚尼平原没有这样的一个空间。2007年的那项研究利用一个模型展示该地符合地下水上涌的要求,但是奈尔斯表示,通过这项研究仍无法解释这些沉积物裡的一些化学成分。

新理论解释沉积物成因

奈尔斯告诉美国宇航局太空网说,在地球上,由于镁继续溶解在水中,海洋蒸发形成的沉积物裡只含有硫酸钙。但是在火星上的沉积物中,「镁和硫酸钙这两种看似不相容的矿物却混合在一起。解释这一现象是件非常有趣的事情。」奈尔斯和论文联合作者,法国巴黎第十一大学的约瑟夫·麦卡斯提出的这个理论,为解释二者之间的差异提供了依据。

  这个最新理论利用形成当前火星极冠顶端冰层的机制,解释了火星沉积物的形成原因。该理论认为,火星大气中的尘埃和浮质吸收水分(这一过程被称作成核现象,地球上的相同过程也导致雨雪形成),形成雪花,降落到火星表面的雪花最后形成冰。奈尔斯表示,形成雪花的大部分浮质很可能是火山喷发产生的二氧化硫。他说:「这就如同地球上的酸雨。」最终,所有冰、尘埃和浮质在一个大冰川裡融合在一起。

奈尔斯解释说,虽然冰层可将阳光重新反射到太空,但是尘埃粒子会不断吸收阳光,「变得比冰更加温暖」。于是尘埃粒子周围的冰开始融化,形成小型水域,这时水体裡的矿物质开始与水发生反应。

硫磺浮质使水体呈现酸性,由于火星上温度极低,任何多馀的水分都会重新冻结,所以这些液态水域的酸性很大。由于这些酸水都保持在一个很小的空间裡,所以硅酸盐尘粒中的矿物质不会像在较大的空间裡那样分开。在地球上的南极冰核中也看到过这种矿物粒子聚集现象。

奈尔斯和麦卡斯提出,冰之所以会在目前远离极区的梅裡迪亚尼平原形成,是因为过去火星上的气候与现在有很大不同。可能是火星极点的自然游离,或者是火星倾斜角发生变化,使过去的火星赤道地区变成现在的极区,导致过去的火星梅裡迪亚尼平原比现在更加寒冷。

冰川昇华留下沉积物

稍后发生的气候变化和冰川昇华,留给火星的是一堆堆矿石沉积物。后来,这些沉积物经过风蚀,离开最初位置,重新堆积形成现在科学家正在研究的风蚀沉积物。虽然目前仍不清楚火星沉积物形成的原因,但是利用火星车探测这些和其他类似的沉积物,或许能揭开它们的起源之谜。奈尔斯说:「要确定这种现象产生的原因,我们还有很多工作需要做。」