新的研究指出早期火星上可能的季节性气候模式

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泥裂缝中的模式表明火星可能有周期性的水分模式。左图:好奇号目前正在探索的盖尔陨石坑内的地形。右图:地球上的泥裂缝，干湿循环发生的地方，形成了Y形图案。信用:自然(2023)。DOI: 10.1038/s41586-023-06220-3

据美国国家航空航天局（安德鲁·古德）：科学家们并不完全确定地球上的生命是如何开始的，但一个流行的理论认为，陆地上潮湿和干燥条件的持续循环有助于组装微生物生命所必需的复杂化学构件。这就是为什么美国宇航局的好奇号火星探测器发现的保存完好的古代泥巴裂缝的拼凑物让该任务的团队如此兴奋。

《自然》杂志上的一篇新论文详细描述了这些泥裂缝的独特六边形图案如何提供了早期火星上发生干湿循环的第一个证据。

“这些特殊的泥裂缝是在干湿交替的情况下形成的——可能是季节性的，”该论文的主要作者、法国天体物理学和平面学研究所的威廉·拉宾说。

好奇号逐渐上升到夏普山的沉积层，它位于盖尔陨石坑3英里(5公里)高。火星车在2021年从一个昵称为“Pontours”的岩石目标钻取样本后发现了泥裂缝，该岩石目标位于富含粘土的层和富含硫酸盐的盐类矿物的更高层之间的过渡带。虽然粘土矿物通常在水中形成，但随着水的干涸，往往会形成硫酸盐。

每个地区普遍存在的矿物反映了盖尔陨石坑历史上不同的时代。它们之间的过渡区记录了一个时期，当时长时间的干旱盛行，曾经充满火山口的湖泊和河流开始消退。

随着泥土变干，它会收缩并断裂成T形接头——这是好奇号之前在“老酒鬼”发现的，这是夏普山较低位置的一组泥土裂缝。这些连接是老酒鬼的泥浆形成和干燥过一次的证据，而反复暴露在水中产生了庞图斯泥浆，导致T形连接软化并变成Y形，最终形成六边形图案。

即使有新的沉积物沉积，过渡带的六边形裂缝仍在形成，这表明干湿状况持续了很长一段时间。好奇号的精密激光仪器ChemCam证实了沿着裂缝边缘有一层坚硬的硫酸盐外壳，考虑到硫酸盐区域的接近程度，这并不令人惊讶。含盐的外壳使泥土裂缝能够抵抗侵蚀，并保存了数十亿年。



好奇号的Mastcam在“Pontours”拍摄的全景特写揭示了六边形图案——在同一张图片中用红色标出——这表明这些泥裂缝是在多年来多次干湿循环后形成的。鸣谢:美国宇航局/JPL加州理工学院/MSSS/伊拉克研究计划

合适的条件

“这是我们看到的第一个有形的证据，表明火星的古代气候有如此规律的、类似地球的干湿循环，”Rapin说。“但更重要的是，干湿循环有助于——甚至可能是必需的——可能导致生命的分子进化。”

尽管水对生命至关重要，但还是需要一个小心的平衡——不能太多，也不能太少。维持微生物生命的条件种类——例如，那些允许长期存在的湖泊的条件——与科学家认为促进可能导致生命的化学反应所需的条件不同。这些化学反应的一个关键产物是被称为聚合物的碳基分子长链，包括我们所知的被认为是生命化学建筑块的核酸分子。

干湿循环控制着化学物质的浓度，这些化学物质参与了导致聚合物形成的基本反应。



好奇号在穿越火星盖尔陨石坑的第3154天分析了沉积岩中的六边形化石图案。鸣谢:美国国家航空航天局/JPL加州理工学院/MSSS/IRAP/Rapin等/自然

“这篇论文扩展了好奇号已经取得的发现，”该任务的项目科学家，美国宇航局在南加州的喷气推进实验室的阿什温·瓦萨瓦达说。“11年来，我们发现了充足的证据，证明古代火星可能存在微生物生命。现在，这项任务也找到了可能促进生命起源的条件的证据。”

庞图斯泥巴裂缝的发现可能事实上给科学家们提供了第一次研究生命大锅遗迹的机会。地球的构造板块不断循环它的表面，埋葬它的前生物历史的例子。火星没有构造板块，所以这个星球历史上许多更古老的时期被保存了下来。

“我们非常幸运，附近有一颗像火星一样的行星，它仍然保留着可能导致生命的自然过程的记忆，”Rapin说。