富含锰的砂岩表明古代火星上有类似地球的环境

2017 年 5 月，宇航局的好奇号探测器在火星盖尔陨石坑内的湖床岩石中观察到锰含量高于平常。这些沉积岩的颗粒尺寸比火山口湖床岩石的典型颗粒尺寸更大。这可能表明原始沉积物是在河流、三角洲或古湖海岸线附近形成的。在一篇新论文中，洛斯阿拉莫斯国家实验室的帕特里克·加斯达博士和他的同事讨论了锰如何在这些岩石中富集——例如，地下水通过原始沉积物或随后通过岩石渗透——以及氧化剂可能是什么负责岩石中锰的沉淀。在地球上，由于大气中的氧气，锰变得丰富，而微生物的存在往往会加速这一过程。地球上的微生物可以利用锰的多种氧化态作为新陈代谢的能量;如果古代火星上存在生命，那么湖岸岩石中锰含量的增加将成为生命的有用能源。

“氧化锰很难在火星表面形成，因此我们没想到会在海岸线沉积物中发现如此高浓度的氧化锰，”加斯达博士说。

“在地球上，由于光合作用生命以及有助于催化锰氧化反应的微生物产生的大气中的高氧，这些类型的沉积物一直在发生。”

“在火星上，我们没有生命存在的证据，而且火星古老大气中产生氧气的机制尚不清楚，所以氧化锰是如何形成并集中在这里的，确实令人费解。”

“这些发现表明火星大气或地表水中发生了更大的过程，并表明需要做更多的工作来了解火星上的氧化。”

为了测量盖尔陨石坑内湖床岩石中锰的丰度，加斯达博士和合著者使用了宇航局好奇号火星车上的 ChemCam 仪器。

“ChemCam 是一种原子发射光谱仪器，它使用激光诱导击穿光谱 (LIBS) 来量化目标中存在的元素丰度，”他们解释道。

“ChemCam LIBS 使用脉冲激光发射 1,067 nm 光束，聚焦到距离流动站 7 m 的目标上，产生 350-550 μm 的分析足迹。”

“每个激光脉冲都会烧蚀并电离少量(纳克到微克)的材料。”

“ChemCam 望远镜收集每个激光脉冲形成的等离子体发出的光，并由紫外、紫光和可见光到近红外光谱仪记录光谱。”

好奇号火星车探索的沉积岩是沙子、淤泥和泥土的混合物。

与构成盖尔陨石坑大部分湖床岩石的泥浆相比，沙质岩石的孔隙更多，地下水更容易穿过沙子。

研究人员研究了这些沙子中锰是如何富集的——例如，地下水通过湖岸或三角洲口的沙子渗透——以及什么氧化剂可能导致锰在岩石中沉淀。

在地球上，锰由于大气中的氧气而变得丰富，而微生物的存在往往会加速这一过程。

地球上的微生物可以利用锰的多种氧化态作为新陈代谢的能量;如果古代火星上存在生命，那么湖岸岩石中锰含量的增加将成为生命的有用能源。

ChemCam 首席研究员、洛斯阿拉莫斯国家实验室研究员 Nina Lanza 博士表示：“这些古老岩石所揭示的盖尔湖环境为我们提供了一扇了解宜居环境的窗口，该环境与当今地球上的地方惊人地相似。”

“锰矿物质在地球湖岸的浅层含氧水中很常见，在古代火星上发现如此可识别的特征是非常了不起的。”

该团队的论文发表在《地球物理研究杂志：行星》上。