和甲烷之谜类似,科学家发现火星大气的氧含量也有神秘变化

火星上的甲烷之谜困扰科学家已久,即甲烷浓度在夏季时可能暴增,没有原因能解释。现在NASA团队再发现了类似的氧气之谜,即氧气也会在夏季突然增加。研究人员怀疑甲烷与氧气的浓度变化,很可能是受到同一种未知化学物质驱动,尽管科学家依然不清楚真相。

好奇号(Curiosity)火星车于2012年着陆火星,打开探测盖尔撞击坑内环境是否曾经能支持生命、火星上是否有水的任务。

其中,好奇号携带的仪器之一“火星样本分析设备(SAM)”曾分析火星大气组成,包含95%二氧化碳(CO2)、2.6%分子氮(N2)、1.9%氩(Ar)、0.16%分子氧(O2)和0.06%一氧化碳(CO),并披露了火星大气分子如何随着气压变化而重新混合循环:冬季时,二氧化碳会在火星两极冻结,从而导致火星大气气压降低;春、夏季时二氧化碳蒸发回大气中,再导致火星大气气压升高。

在这些变化中,科学家发现氮气和氩气都遵循可预测的季节性模式,其浓度会随着二氧化碳的含量多寡跟着上升、下降,科学家原本预期氧气也会这样,然而事实并非如此。取而代之的是整个春夏季,火气大气中氧含量最多可增加30%,而秋季会低到连目前化学方法都几乎侦测不到的浓度,暗示有某种物质产生并将氧气带走。

为了解释氧含量变化的原因,研究人员首先考虑二氧化碳(CO2)或水分子(H2O)在大气中分解时可能发布氧气、导致氧气浓度短暂上升,然而计算结果表明,火星必须多出目前5倍以上的水才能产生数据中的氧气量,而二氧化碳分解速度太慢,无法在这么短的时间内生成大量氧气。

新研究领导人、NASA戈达德太空飞行中心行星科学家Melissa Trainer表示,由于每个季节的氧气变化量不完全规律,因此研究团队认为这与大气动力学无关,应该是某种我们不清楚的化学物质在作祟。

火星氧气让人摸不清头绪的变化就跟火星甲烷之谜很像。火星大气中的甲烷含量非常少,平均只有0.00000004%,然而SAM仪器在分析时显示,甲烷浓度也会随着季节变化上升和下降,且出于某种未知原因,夏季时甲烷丰度会增加约60%(实际上,甲烷还可能随机暴增,科学家们正试图找出原因)。

现在NASA团队发现氧气的浓度也会随季节大起大落,且波动时机点似乎和甲烷重叠,研究人员推测影响两者的可能是相同化学物质。

由于氧气和甲烷都可以来自生物,也可以来自地质化学作用,目前科学家还无法提出能解释数据中氧气量的说法,但他们认为可能与火星表层土壤中某些物质有关。新论文发布在《Geophysical Research: Planets》期刊。

(首图来源:NASA)