火星曾经有过一段温暖到能让水在表面流动的气候。但几十年来,科学家一直没能就"到底靠什么把火星捂热"达成一致——大气里该有什么配方、各成分占多少,始终凑不出一份足够暖的账本。现在,一位研究者提出了一个新思路:答案可能藏在地下,藏在火星地壳里那些正在生锈的岩石中。
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美国得克萨斯州莱斯大学的李辛迪(Cin-Ty Lee)提出,火星地壳中的铁与水发生反应,可能在大气中持续供应氢气长达数百万年。这项提议的关键在于:氢气本身并不是温室气体,但它能通过和大气中的二氧化碳"互动"来给行星加温。
说人话就是——氢气分子和二氧化碳分子撞在一起时,两者都会被撞得"变形",于是它们能吸收一些二氧化碳单独存在时挡不住的红外波段。分子成对出现,温室效应就被放大了。至于需要多少氢气?李辛迪的估算取决于火星大气中二氧化碳的总量,但只要氢气占到几个百分点,就可能把全球平均温度推到冰点以上。"我认为即使现在,二氧化碳的量也够做这件事,"他说。
那么,这座"地下制氢厂"是怎么运转的?李辛迪把目光投向火星南半球高地之下极厚的地壳,据推测其厚度可达地下80公里。他用了一个比喻:"就像漂在水上的冰山,山越高,山根越厚。"
厚地壳带来两个后果。其一,和地球一样,地壳中含有铀、钍、钾等放射性元素,衰变时会产热;地壳越厚,这些元素的总量越多,而可供散热的表面积却没变。2024年,李辛迪发表的计算显示,地壳足够厚时,其上部几公里内的冰会融化,形成含水层。其二,含水层一旦存在,水就会在多孔的上部岩层中上下循环来散发热量——这些岩层主要是富含铁的玄武岩。水流过,铁生锈,这个过程会释放出氢,氢再一路向上,进入大气。
这台"热液泵"最终停摆了,火星成了今天这颗寒冷的沙漠星球,原因是水和能量都用完了。"对水来说,这是一张单程票,"李辛迪说,"而且放射性也在减弱。"
不过,这个想法还没到被普遍接受的时候。美国中佛罗里达大学的拉姆塞斯·拉米雷斯(Ramses Ramirez)研究过火山作为火星升温氢气来源的可能性,他表示,在看到完整论文之前,他持怀疑态度——这个思路能否解释火星曾经的温暖表面,"除非引入一些极其有利的条件"。拉米雷斯还指出,水从岩石中释放氢气的可能性,十多年前就有人提过。但按李辛迪的说法,早先的研究只是假定水会以某种方式参与,而他的工作展示了:只要地壳足够厚,"这件事几乎不可避免"。
李辛迪认为这个想法是可以检验的——办法是往火星地壳深处看。"如果我们发现它被氧化到了地下几公里,那这是唯一可能的解释。"
还有一个"科学副产品":这或许能顺带解释火星为什么是红色的。陨石撞击或其他过程会把部分生锈的岩石暴露到表面,"在风的侵蚀下,你会产生大量尘埃,它覆盖了一切,"李辛迪说。
当然,这一切仍是一个有待完整论文和更多证据检验的提议。火星的温暖往事到底由谁买单,科学界还没有定论——但至少,答案可能就埋在那些锈色的土里。
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