被甲烷爆發加熱的年輕火星可能和水一起流動
一項新的研究表明，數十億年前，當火星是一個冰凍的冰球時，大量的甲烷羽流可能會引起神祕的暖流，讓液態水流動。這項研究可以幫助科學家們瞭解火星上的環境如何以及何時適合生命存在。
根據今天發表在《自然地球科學》雜誌上的一個關於年輕火星氣候的新模型，這些短暫的全球變暖可能與火星的擺動軸有關。研究表明，地球傾斜的變化使其錶面更多地暴露在陽光下，融化了地下凍結的甲烷儲層。甲烷氣體隨後逃逸到大氣中並與二氧化碳混合，二氧化碳是另一種強大的吸熱溫室氣體——引發持續數十萬年的大範圍升溫。
今天，火星是一個寒冷和貧瘠的地方，但地球開始相對溫暖和潮濕。事實上，美國宇航局的好奇號探測器和火星軌道飛行器已經發現了河流三角洲的褶皺和山谷，這些褶皺和山谷很可能是幾千年來被液態水雕刻的。然而，其中一些特徵可以追溯到大約36億到30億年前，那時火星被認為是完全凍結的。液態水的證據表明，火星可能在冰期經歷過週期性的暖期，但到目前為止，還沒有人能夠確切地知道是如何發生的。
“這是一個悖論，一個尚未解決的火星悖論，”凱文·扎恩勒說，他是一位沒有參與這項研究的美國宇航局科學家一方面，有人說它看起來溫暖潮濕，至少偶爾如此。另一方面，沒人知道它怎麼會是溫暖潮濕的。”
一種解釋是，火山噴發出的溫室氣體可能足以使地球變暖並融化冰層。但是研究表明，火山爆發不可能造成持續數千年的全球變暖。小行星撞擊會使地球變暖更少的時間。
芝加哥大學（University of Chicago）的行星科學家、《今日研究》（today）的主要作者埃德溫•凱特（edwinkite）說，還有另一種可能性：大氣中大量甲烷導致全球變暖。今年早些時候，哈佛大學的羅賓·華茲華斯領導的研究表明，甲烷——當與二氧化碳混合時——可能是火星上一種比之前想象的強得多的溫室氣體。這進一步證明瞭凱特和行星科學家彼得·高（petergao）正在為甲烷在這顆紅色星球變暖中的作用進行研究。
火星上的甲烷是數十年來爭論的主題，其利害關係異常重大：如果火星上有甲烷，它也可能是那裡有生命的跡象。在地球上，大氣中的大部分甲烷是在生物死亡和腐爛時產生的。但凱特感興趣的甲烷則不同：它不是由生物產生的，而是由地殼深處岩石和水之間的化學反應產生的。這些反應產生的甲烷可能已經向地表移動，在那裡它被困在一層冰中。
為了讓甲烷釋放到大氣中，冰必須融化。根據凱特的模型，當火星在其軸線上搖擺時，這種情況就可能發生——傾斜使太陽更多地撞擊到火星錶面。就像地球一樣，火星繞著一個傾斜的軸旋轉，因為它繞著太陽旋轉。這種傾斜是我們季節的原因：北半球經歷了夏天，例如，當地球的傾斜使地球的北半球暴露於更多的太陽能量之下。
我們的行星的傾斜或多或少是由我們巨大的、繞軌道執行的月球穩定下來的——它就像一個錨。但是火星的兩顆小而畸形的衛星卻沒有那麼有效。所以有時候，火星會劇烈搖晃。凱特的計算表明，這些抖動可能引發了足夠的變暖，使地表下的一些冰融化。這反過來又釋放了被困在裡面的甲烷——引發了一輪可能持續數十萬年的全球變暖。當太陽光分解甲烷分子時，這些溫暖的時期就結束了。
由於水是地球上生命的關鍵，這些溫暖的咒語可能在火星上創造了一個宜居的環境。當然，“宜居並不意味著有人居住！”凱特在一封電子郵件中寫道，但這有助於解釋生命可能存在的條件。
書房很堅固，阿爾貝託én、 康奈爾大學（Cornell University）的一位天體生物學家兼客座科學家在給《邊緣》（The Verge）的一封電子郵件中說。他在研究報告發表的一篇評論中寫道，這些甲烷爆發可能是導致液態水流動的複雜因素組合的一部分。然而，凱特指出，目前還沒有直接觀察到這種甲烷氣藏確實存在。這項研究主要基於計算機建模。”這可能是我們的模型最大的弱點，”凱特說我們所有的證據都是間接的。”
Zahnle認為火星暖濕期的矛盾還沒有解決。問題是，要解釋這些現象，地球的大氣層需要含有大量的二氧化碳，而這些二氧化碳目前在火星上是不存在的。”這是一個問題，因為沒有人知道所有的二氧化碳都去了哪裡。
儘管如此，Zahnle說，“他們非常聰明，這是一個很好的努力。”而且這個模型很快就會進行測試。歐洲航天局的ExoMars跟蹤氣體軌道飛行器目前正在環繞火星執行，它配備了甲烷嗅探器。該探測器將於2018年3月進入一個更近的環繞火星的圓形軌道。如果它的儀器沒有探測到火星大氣中的任何甲烷，那麼“我們的模型不太可能是正確的，”凱特說如果有一個快速的方法來證明我們的模型，我不知道它是什麼-但有一個快速的方法來反駁它。”
- 發表於 2021-05-30 07:35
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