火星尘埃事件期间固体气体碳酸盐的形成

由中国山东大学傅晓辉博士和吴中辰博士领导的联合研究团队基于模拟实验研究提出了火星尘埃活动中碳酸盐形成的新机制。

碳酸盐是地球上水过程的一般产物。对于火星，碳酸盐矿物被认为是早期浓密 CO 2大气的汇集点。轨道光谱调查已经在火星表面的几个孤立地点发现了碳酸盐。轨道飞行器和漫游者都在现代全球尘埃中检测到了微量碳酸盐。然而，它们的来源和形成机制目前尚不清楚。该团队假设在火星尘埃活动期间，碳酸盐可以通过电化学过程直接在富含 CO 2的大气中形成。

为了对此进行测试，他们在类似火星的大气条件下模拟了静电放电 (ESD)。火星尘埃中发现的各种矿物(硅酸盐、硫酸钙、卤素矿物和(高)氯酸盐)在火星室中暴露于 ESD 过程。在以卤化物(NaCl、MgCl 2、NaBr)和(高)氯酸盐(NaClO 3、NaClO 4)作为起始矿物的ESD 反应过程中，通过拉曼光谱和中红外光谱鉴定了新生成的碳酸盐。

基于模拟实验，他们提出了尘埃活动期间的气固异相电化学反应作为火星碳酸盐形成的新机制。“火星上碳酸盐露头的形成和稀缺性至今仍是一个谜。与碳酸盐岩的常规形成机制不同，火星尘埃活动中静电放电引起的固气相互作用与液态水无关。”傅说。

尘埃活动产生的电化学过程可以从火星大气中去除大量的 CO 2气体，并将其储存在地质时间尺度上。至少从亚马逊早期到现在，火星上的大气 CO 2似乎已经固化为碳酸盐。“这些新的令人兴奋的结果增加了越来越多的证据，表明大气中的 CO 2至少从亚马逊早期到火星上已经固化为碳酸盐。” 吴说。亚马逊时代火星尘埃活动封存的CO 2总量是根据ESD实验的碳酸盐产量估算的，这可能是过去3.0 Ga火星尘埃活动将~0.56 mbar的CO 2转化为碳酸盐。

现今的火星经常发生火星尘埃活动。它们持续很长时间并覆盖火星的大片区域。这项研究进一步证明了活跃的化学相互作用仍在火星表面和大气之间进行。火星的尘埃活动在当今火星上的火星大气和碳/氯循环的演变中起着关键作用。

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