好奇號的火星古湖泊奇遇

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好奇號的火星古湖泊奇遇

根據NASA的好奇號火星車前3年半的發現整體地來看，一個曾經在火星上長期存在的湖泊提供了一個穩定的環境，而且這個湖的的各個部分都具有不同的環境。這些不同的環境有利於不同種類微生物同時存在於同一個湖裡。

這個平坦的沉積岩是好奇號火星車在2014年拍攝的，它展示了這種較為典型的在水流入湖處的湖底沉積岩。在這個古火星湖泊中，湖中深淺不同的地方在河床沉積的泥板岩上留下了不同的痕迹。

Credits: NASA/JPL-Caltech/MSSS

之前的研究顯示了這個湖是在三十多億年前存在於火星的蓋爾隕坑（Mars Gale Crater）中。這項研究確定了湖中的化學條件同時用好奇號攜帶的儀器探測到這個湖其實是分層的。分層的湖水展示了在深水和淺水中化學和物理上的顯著差異。在蓋爾湖中，淺層的湖水比深層湖水中氧化劑的含量更多。

「這兩種非常不同的環境同時存在於同一個湖裡，」 Joel Hurowitz說，他在紐約州立大學石溪分校，是6月2日的《Science》雜誌關於這個報告的第一作者。「這種氧化劑的分層結構在地球上是一種很常見的特徵，而現在我們在火星上也找到了。這種在火星湖裡面環境的多樣性可以為多種不同微生物的存活創造機會，包括那些在富含氧化劑、缺乏氧化劑以及介於兩者之間的的環境下繁殖和生長的微生物們。」

雖然我們仍然不知道火星上是否有生命居住，但是在任何行星上尋找生命的跡象——不管是地球、火星還是更遠的冰態行星——都從環境的再現去得知是否適合支持生命存在。

好奇號於2012年登陸在蓋爾隕坑的最初任務是確認火星是否有適宜微生物存活的環境條件。在第一年中，好奇號在隕坑地表的「耶洛奈夫灣（Yellowknife Bay）」發現了一些證據表明了曾經可能有淡水河和湖泊的環境，以及生命所需的主要化學成分和能量來源。夏普山是在蓋爾隕坑中的一個岩石分層的山，因此好奇號去了夏普山的山腳下勘探岩層，發現在夏普山較低的區域內，隨著海拔升高，岩層的年齡逐漸減小。

最初關於夏普山低海拔區域不同地點發現的物理、化學以及礦物特性上的不同使研究團隊感到很困惑。比如說較厚的岩層含有大量赤鐵礦，而較薄的岩層中含有較多的磁鐵礦。通過對比這些性質，可以得知沉積物所處的環境非常不同。

這張圖片展示了火星古湖泊中沉積時的過程，並提供了一些線索：淺水區域中比較深的水中含有的氧化劑更多。

Credits: NASA/JPL-Caltech/Stony Brook University

研究人員們認為這些不同有可能是因為環境條件因時間或地點的變化而變化。

「我們可以得知過去發生了什麼，」 Hurowitz介紹道，「是什麼導致了鐵礦的種類在不同地區的成分不同？當我們用一個具有化學分界線的分層湖模型去模擬時，我們特別驚喜地發現：這些礦物的信息和河床的厚度可以非常完美地匹配。」

除了展示有關湖裡化學環境的新信息，Hurowitz和22個共同作者還記錄了古代火星的氣候波動。其中一次波動發生在火山口坑底岩石堆積的時期與夏普峰底層岩石堆積的時期之間。後來這些岩石堆積到了帕朗山（Pahrump Hills）和其他地方。

科研團隊研究火星古代氣候變化時運用的方法與在地球上利用冰芯來研究過去的溫度變化的方法類似。它是基於對比湖中沉積岩各層之間化學成分的不同來進行研究，這些沉積岩富含淤泥，在湖中的靜水區沉澱。當蓋爾隕坑中有湖水的時候，氣候從較為寒冷乾燥變得更加溫暖濕潤。從古時候較為溫暖濕潤能夠擁有湖泊的氣候到今天的一片荒蕪，這樣的一些短期變化在長期的氣候演變中不斷發生著。

2017年中旬，好奇號將向夏普峰更高更年輕的岩層進發，對於火星上如何由古代的湖泊環境演化到更接近現在的一個乾燥環境展開探索。

文章來源：https://www.nasa.gov/feature/jpl/curiosity-peels-back-layers-on-ancient-martian-lake

作者：Guy Webster / Gregory Filiano /

Robert Perkins /Laurie Cantillo / Dwayne Brown

翻譯：王晴 | 校對：魯瑞

編排：王晴

責任編輯：解仁江

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