作者:辛雨 来源:中国科学报 发布时间:2021/1/27 15:25:08
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南极冰层矿物质有助解开火星矿物谜团

 

阳光照耀在南极洲杰拉许海峡白雪皑皑的山峰上。图片来源:ANDREW PEACOCK/ISTOCK.COM

意大利米兰比可卡大学的研究人员在南极洲冰核深处发现了一种常见的火星矿物。这一发现表明,这种被称为黄钾铁矾的易碎黄褐色物质是在地球和火星上以相同的方式锻造而成的——来自远古冰层中的灰尘。这也揭示了冰川对火星的重要性,研究人员认为,冰川不仅雕刻了山谷,还帮助创造了构成火星的物质。相关研究结果发表于《自然—通讯》。

2004年,美国宇航空航天局“机遇号”探测器在火星上首次发现了黄钾铁矾。这一发现成为新闻爆点,因为黄钾铁矾的形成需要水,以及铁、硫酸盐、钾和酸性条件。但这些条件在火星上很难满足,于是科学家们开始建立理论,解释火星上矿物质为何如此丰富。

一些人认为它可能是由少量的咸水和酸性水蒸发而留下的。“但是火星地壳中的碱性玄武岩会中和酸性水分。”该研究作者、意大利米兰比可卡大学地质学家Giovanni Baccolo说。

另一种观点认为,黄钾铁矾是在数十亿年前覆盖地球的大量冰层中产生的。随着时间的推移,冰原的扩大,灰尘会在冰层中积累,并可能在冰晶之间的泥袋中转化为黄钾铁矾。但这一过程在太阳系的任何地方都未曾观测到。

在地球上,暴露在空气和雨水中成堆的采矿废弃物中可以找到黄钾铁矾,但这种情况并不常见,没有人想到在南极洲能找到它。Baccolo是在一个1620米长的冰芯层中寻找可能表明冰河时代周期的矿物时,发现了奇怪的灰尘粒子,他认为这可能是黄钾铁矾。

为了确认这种矿物的身份,Baccolo团队测量了它是如何吸收x射线的,他们还在高倍电子显微镜下检查了颗粒,确认它是黄钾铁矾。研究人员表示,这些颗粒有明显的裂纹,但没有锐利的边缘,这表明它们是在冰川内的小块区域受到化学攻击侵蚀而成的。

“这项研究表明,黄钾铁矾在火星上以同样的方式形成。”未参与该研究的美国俄克拉荷马州大学地球化学家Megan Elwood Madden说。但她怀疑这一过程是否能解释火星上钾铁矾的大量存在,“在火星上,这不仅仅是一些薄膜,这些沉积物有几米厚。”

Baccolo承认,冰核中只含有少量黄钾铁矾,是比睫毛或一粒沙子还小的颗粒。但他解释说,火星上的灰尘比南极洲多得多,而南极洲只接收到少量来自北部大陆空气中的灰尘和污物。“火星是一个充满灰尘的地方,一切都被灰尘覆盖,在合适的条件下,更多的火山灰将有利于形成更多的黄钾铁矾。”Baccolo说。

Baccolo希望利用南极地核来研究古代火星的冰沉积物是否为其他矿物质的形成提供了条件。他说,黄钾铁矾表明冰川不仅仅是陆地“雕刻机”,可能对火星的化学组成也有所贡献。“这只是将南极深处冰层与火星环境联系起来的第一步。”

相关论文信息:https://doi.org/10.1038/s41467-020-20705-z

 
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