由欧洲航天局 火星外观测火星大气中的水
信用:欧空局 嵌在火星多尘表面并冲入地球大气层的海盐导致了氯化氢的发现——这是欧空局-罗斯科莫斯火星外示踪气体轨道飞行器首次探测到一种新气体
飞船还提供了关于火星如何失水的新信息
火星探索的一个主要任务是寻找与生物或地质活动有关的大气气体，并了解地球过去和现在的水资源，以确定火星是否适合居住，以及未来人类探索是否可以进入任何水库
今天发表在《科学进展》杂志上的两个来自火星探索小组的新结果揭示了一个全新的化学类别，并提供了对季节变化和表面-大气相互作用的进一步见解，作为新观察背后的驱动力
新化学 “我们首次在火星上发现了氯化氢
这是首次在火星大气中检测到卤素气体，代表了一个需要理解的新化学循环，”这项发现的主要科学家之一、英国牛津大学的凯文·奥尔森说
氯化氢气体或氯化氢包含氢和氯原子
火星科学家一直在寻找含氯或含硫的气体，因为它们可能是火山活动的迹象
但是氯化氢观测的性质——在很远的地方同时被探测到的事实，以及火山活动预期的其他气体的缺乏——指出了一个不同的来源
也就是说，这一发现表明了一种全新的表面-大气相互作用，这种相互作用是由火星上以前没有探索过的尘埃季节驱动的
在一个非常类似于在地球上看到的过程中，氯化钠形式的盐——蒸发海洋的残余物和嵌入火星尘埃表面的盐——被风吹到大气中
阳光使大气变暖，导致灰尘和冰盖释放的水蒸气一起上升
含盐的灰尘与大气中的水反应释放出氯，然后氯本身与含氢分子反应生成氯化氢
进一步的反应可能会看到富含氯或盐酸的灰尘返回到表面，可能是高氯酸盐，一种由氧和氯组成的盐
“你需要水蒸气来释放氯，你需要水的副产品——氢——来生成氯化氢
水在这种化学反应中至关重要，”凯文说
“我们还观察到了与尘埃的相关性:当尘埃活动增加时，我们会看到更多的氯化氢，这一过程与南半球的季节性变暖有关
" 太阳系外火星如何研究大气
学分:火星探索如何研究大气 该小组在2018年全球沙尘暴期间首次发现了这种气体，观察到它同时出现在南北半球，并在季节性沙尘期结束时见证了它惊人的快速消失
他们已经在调查接下来的沙尘季节收集的数据，并看到氯化氢再次上升
“看到我们的敏感仪器探测到火星大气中前所未见的气体，这是令人难以置信的收获，”做出这一发现的大气化学套件仪器的首席研究员奥列格·科拉夫说
“我们的分析将氯化氢气体的产生和减少与火星表面联系起来
" 需要进行广泛的实验室测试和新的全球大气模拟，以更好地理解氯基表面-大气相互作用，同时在火星上继续观察，以确认氯化氢的上升和下降是由南半球夏季驱动的
“在火星大气中发现第一种新的痕量气体是痕量气体轨道飞行器任务的一个重要里程碑，”欧空局火星外痕量气体轨道飞行器项目科学家哈坎·斯韦德姆说
“这是自2004年欧空局火星快车声称观测到甲烷以来发现的第一类新气体，这激发了对其他有机分子的探索，并最终导致了示踪气体轨道飞行器任务的发展，探测新气体是该任务的主要目标
" 上升的水蒸气为气候演变提供了线索 除了新的气体，示踪气体轨道飞行器正在完善我们对火星失水的理解——这个过程也与季节变化有关
液态水曾经被认为是流经火星表面的，古代干涸的山谷和河道的无数例子证明了这一点
今天，它大部分被锁在冰帽里，埋在地下
今天，火星仍在以氢气和氧气的形式从大气中泄漏水分
液态水曾经流过火星表面
今天，它大部分被锁在冰帽里，埋在地下，但是水的流失今天仍然发生
欧空局-罗斯科莫斯火星外示踪气体轨道飞行器正在提供新的数据，以了解更多关于水流失和地球气候演变的信息
它沿着水在大气中的垂直路径及其不断变化的同位素组成(一种用于估计火星上水分流失的度量标准)，表现得像一个水“计时器”
新的数据显示，随着水向更冷的地区流动和上升，它会凝结，其同位素特征会发生显著变化，从而影响水计时器的本地值
然而，当水完全汽化时，它在火星上的所有水库中大多显示出共同的同位素富集和比地球高六倍的氢氧比，这证实了随着时间的推移大量的水已经流失
信用:欧空局-欧洲航天局 理解潜在的含水储层及其季节性和长期行为的相互作用是理解火星气候演变的关键
这可以通过对水蒸气和“半重”水的研究来实现(其中一个氢原子被氘原子取代，氘是氢的一种形式，带有一个额外的中子)
“氘氢比是我们的计时器——一个强有力的指标，它告诉我们火星上水的历史，以及水的流失是如何随时间演变的
多亏了外火星示踪气体轨道飞行器，我们现在可以更好地理解和校准这个计时器，并测试火星上潜在的新水库，”美国宇航局戈达德太空飞行中心的杰罗尼莫·维拉纽瓦说，他是新结果的主要作者
“使用示踪气体轨道飞行器，我们可以观察水上升到大气中时的等地形轨迹，其详细程度是以前不可能的
以前的测量只提供了整个大气层深度的平均值
“这就像我们以前只有二维视图，现在我们可以用三维来探索大气层，”安·叶小乖·范代尔说，他是火星探测(NOMAD)仪器的主要研究员，该仪器曾用于此次调查
新的测量揭示了当水从原来的位置上升时，D/H随高度和季节的剧烈变化
“有趣的是，数据显示，一旦水完全汽化，它大多会在半重水中表现出常见的大量浓缩，火星上所有水库的氢氧比都是地球的六倍，这证实了随着时间的推移，大量的水已经流失，”美国大学和美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心的朱利亚诺·里尤兹说，他也是这项研究的主要科学家之一
2018年4月至2019年4月收集的火星外数据也显示了加速大气水分流失的三个例子:2018年的全球沙尘暴、2019年1月短暂但强烈的区域性风暴，以及与季节变化相关的夏季南极冰盖的水分释放
特别值得注意的是，在南方的夏季，上升的水汽羽流可能会在季节和年度的基础上将水注入高层大气
未来与包括美国国家航空航天局的MAVEN在内的其他航天器的协同观测将为火星一年中水的演变提供补充性的见解，该观测侧重于高层大气
“火星上不断变化的季节，尤其是南半球相对炎热的夏天，似乎是我们新观察到的背后的驱动力，比如我们在两项最新研究中看到的大气水分流失增加和与氯化氢检测相关的灰尘活动，”哈坎补充道
“跟踪气体轨道飞行器的观测使我们能够前所未有地探索火星大气
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