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翻譯：蔡賀菁

校對：王婧彧 申振宇

審閱：李宜驊?

美編：毫秒

原文鏈接：https://www.sciencealert.com/curiosity-finds-first-in-situ-evidence-of-carbon-cycle-on-ancient-mars

好奇號的數據顯示，在“紅杉”鉆探點發現了大量菱鐵礦。

來源：NASA/JPL-Caltech/MSSS

在蓋爾環形山中意外發現了火星氣候歷史之謎中缺失的一部分。

好奇號探測車在那里的基巖中發現了一種叫做菱鐵礦的礦物，這種礦物只能由火星大氣中的碳沉淀形成。換句話說，數十億年前，火星的碳循環非常活躍。

這是火星上碳循環的首個原位證據，也是關于這顆紅色星球是否曾經孕育過生命的重要線索。

加拿大卡爾加里大學的地球化學家本杰明-圖托洛說：“它告訴我們，這顆行星曾經適宜居住，而且關于其宜居性的模型是正確的。”

關于遠古火星的最大問題之一是水的存在與否。所有證據都表明，火星表面曾經有豐富的液態水體，他們形成了湖泊和海洋，水浪不停地翻滾著，拍打著，并一波又一波地沖擊著海岸線。

為了保持足夠溫暖和穩定以維持液態水，火星的大氣需要大量的二氧化碳，這些二氧化碳是火星表面曾經肆虐的活火山噴出的。

這些二氧化碳大部分都會泄漏到太空中，但仍有足夠的二氧化碳可以留在火星上使火星變暖，并在火星表面的礦物質中留下痕跡。

但是仍存在一個小問題。

圖托洛表示：“根據模型預測，碳酸鹽礦物應該很普遍，但迄今為止，火星車的調查和衛星的火星表面軌道勘測幾乎沒有發現它們存在的證據。”

蓋爾隕石坑中的烏巴哈拉鉆探點。

來源:NASA/JPL-Caltech/MSSS

這一令人震驚的新發現來源于2022年和2023年收集的數據。當時，在蓋爾隕石坑附近已經工作了10多年的好奇號火星車利用其化學和礦物學儀器對隕石坑底部不同部位的礦物進行了X射線衍射分析。

圖托洛和他的同事們仔細分析了好奇號的測量結果，并在好奇號鉆探的四個鉆孔中的三個發現了純度極高的菱鐵礦晶體。這些菱鐵礦主要由鐵和三氧化二碳組成，還含有微量的鎂，這讓研究人員震驚不已。

圖托洛說：“我們很驚訝能在這里發現碳酸鹽礦物，因為即使是對在這些沉積巖上獲得的軌道光譜數據進行最詳細的調查，也未曾識別出碳酸鹽礦物。”

“事實證明，其他礦物——特別是高水溶性硫酸鎂鹽——的存在很可能掩蓋了軌道數據中碳酸鹽礦物的特征。由于在全火星范圍內都發現了含有這些鹽類的類似巖石，我們推斷它們也可能含有豐富的碳酸鹽礦物。”

蓋爾隕石坑中的塔波-卡帕羅鉆探點。

來源：NASA/JPL-Caltech/MSSS

因此，這一發現不僅最終找到了科學家們期望找到的碳酸鹽礦物，而且還揭示了科學家們以前無法找到它們的原因，以及如何在這顆紅色星球上尋找更多的碳酸鹽礦物。

好奇號數據中發現的菱鐵礦有助于證實和完善火星早期溫暖時期（35 億多年前）的模型。它證實了火星大氣中二氧化碳含量豐富，有助于使火星保持足夠的溫度，從而產生水；同時也證實了碳是從大氣中提取出來并被困在地表礦物中的。

不過，菱鐵礦的形成雖然對今天研究火星的科學家來說是個好消息，但對火星本身來說卻是一個時代終結的一部分。

“我們在這項研究中概述的古代火星碳循環的重要特征是它是不平衡的。換句話說，封存在巖石中的二氧化碳似乎遠遠多于隨后釋放回大氣中的二氧化碳。”圖托洛解釋說。

由于火星距離太陽比地球更遠，它需要大氣中更多的二氧化碳來維持適宜居住的條件。地球化學過程捕獲并封存二氧化碳的觀察結果表明，這種不平衡的碳循環可能對火星保持宜居的能力提出了挑戰。

研究小組提出的古火星碳循環示意圖。

來源：圖托洛等人，《科學進展》，2025 年

這些結果有幾方面的意義。既然科學家們知道軌道儀器實際上是看不見菱鐵礦的，他們就可以回顧以前的數據，尋找他們可能忽略但實際上存在菱鐵礦的數據線索。此外，火星車收集的數據可能會有更多碳酸鹽礦物的證據。

既然研究人員已經知道火星上發生了礦物碳封存，他們就可以將這些信息納入火星氣候歷史的模型中，并確定這種捕獲在火星宜居性下降的過程中扮演了什么角色（如果有的話）。

這些在地球上如此普通和不起眼的礦物，為我們了解火星開辟了一條全新的道路。

“我是一名水地球化學專家，迄今為止，我職業生涯的大部分時間都在研究碳封存，以此作為人類導致的氣候變化的解決方案。在與火星科學實驗室團隊才華橫溢的專家們一起工作時，我最終能夠運用從氣候變化解決方案工作中獲得的知識來解釋這些礦物學觀測結果。”圖托洛說。“坦率地說，如果你在我15歲時告訴我這一切，我絕對不會相信！”

這些發現已發表在《科學進展》（Science Advances）上。

責任編輯：楊伯順

牧夫新媒體編輯部

『天文濕刻』 牧夫出品

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這張藝術家的渲染圖顯示了根據今天的地形，遠古火星上的海洋可能是什么樣子的。

來源：NASA/MAVEN/月球和行星研究所

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