火星上发现羟基硫酸铁,为红色星球古环境提供新线索
行星科学家在火星上发现了一种新矿物——羟基硫酸铁,这一发现为理解火星的地质历史和环境条件提供了重要线索,包括火星上曾经可能存在的熔岩流、火山灰沉积或热液活动。
美国宇航局火星侦察轨道飞行器上的紧凑型火星侦察成像光谱仪(CRISM)为科学家们提供了高分辨率光谱数据,使得火星上不同矿物的分布得以绘制。研究团队通过光谱参数、X 射线衍射和元素丰度,将火星矿物与地球上的矿物进行对比,从而识别出多种硫酸盐矿物。
2010 年,科学家在尤文泰高原与阿拉姆混沌撞击坑接壤区域的 CRISM 光谱中发现了一条异常光谱带。这条光谱带与已知矿物特征不符,因此在过去的 15 年里一直未能得到明确解释。
经过初步实验室分析,研究人员认为这种异常信号可能来源于脱水硫酸铁。马萨诸塞大学阿默斯特分校的研究员马里奥·帕伦特博士指出:“光谱数据不能直接使用,必须进行校正,消除火星大气对光信号的干扰。”火星大气中二氧化碳等气体会吸收和散射光线,使光谱数据产生偏差,而这些都需要通过校准和深度学习人工智能方法来处理。
通过 AI 技术,研究团队成功绘制了火星矿物分布图,并自动识别了光谱异常区域。结合实验室重现,他们最终确认这种神秘化合物为羟基硫酸铁。SETI 研究所与美国宇航局艾姆斯研究中心的研究员珍妮丝·毕晓普博士表示:“这种材料具有独特的晶体结构和热稳定性,可能属于一种新矿物。然而,要正式命名为新矿物,还需要在地球上找到对应样本。”
实验室研究显示,羟基硫酸铁可以在 50 至 100 摄氏度的酸性环境下形成,并在氧气和水的存在条件下稳定存在。科学家们通过分析矿物形成条件,推测它在火星阿拉姆混沌地区通过地热活动生成,而尤文泰高原的同类矿物则可能与火山熔岩或火山灰加热相关。该矿物很可能形成于火星亚马逊时期,即不到 30 亿年前。
帕伦特博士指出:“矿物形成所需的温度、压力和酸碱条件,是重建火星古气候的重要指标。”羟基硫酸铁的发现表明,火星部分地区的化学和热活跃期比此前预想的要晚,这为研究火星表面动态及其潜在生命支持能力提供了新的视角。