追查“失踪”碳從火星大氣＠建築物自動化

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火星是由一個薄的，大多是二氧化碳氣氛酮即遠太薄，以防止大量的水在行星的表面上從昇華或蒸發籠罩。但是，許多研究人員認為，這顆行星曾一度籠罩在大氣比地球的厚很多次。幾十年來留下的問題，“在哪裡做了所有的碳去了？”

現在，一隊來自加州理工學院噴氣推進實驗室和科學家認為，他們有一個可能的答案。研究人員認為，3.8十億年前，火星上可能只有適度稠密大氣層。他們已經確定可以有助於這樣早氣氛演變成當前薄1而不產生的“丟失”的碳的問題，並在一個方式，是與現有的碳同位素的測量一致的光化學過程。

科學家們描述了出現在11月24日發行的期刊自然Communications在紙上他們的研究結果。

“有了這個新的機制，一切，我們知道火星大氣層，現在可以拼湊成其發展的一個一致的畫面，”仁鈺胡，博士後學者在噴氣推進實驗室，在加州理工學院行星科學訪問者，以及主要作者說：紙張。

當考慮如何早期火星大氣可能已經轉變到其當前狀態，也有用於去除多餘的二氧化碳（CO 2）有兩種可能的機制。無論是二氧化碳被納入礦物岩石叫碳酸鹽或它失去了空間。

一個單獨的最近研究由合著伯大尼Ehlmann，行星科學和科學家在噴氣推進實驗室的助理教授，用幾個火星軌道衛星數據庫存碳酸鹽岩，表明沒有足夠的碳酸鹽在地殼上部公里遏制從一個很厚的早期的氣氛，可能存在約3.8十億年前失踪的碳。

研究逃逸到空間的情況下，科學家檢查碳-12的比率和碳-13，碳元素具有質子在其細胞核但中子數不同的相同數量的兩種穩定同位素，並且因此不同質量。由於各種工藝可以改變這兩種同位素的相對量在大氣中，“我們能及時使用比例在不同的點，這些測量值作為指紋推斷到底發生了什麼，在過去的火星大氣層，”胡教授說。

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此圖描繪了路徑由碳已經交換中火星內部，表面岩石，極性帽，水域和氣氛，並且還示出了由它從大氣失去了與上同位素比率有很強的影響的機制。信用：蘭斯林田/加州理工學院

要建立一個起點，研究人員使用的含有起源於深部地球的地幔氣體火星隕石中碳同位素比率的測量。因為環境是通過火山活動地幔脫氣產生，這些測量洞察的原始火星大氣中的同位素比例。

然後，科學家相比，這些值最近由美國宇航局的好奇心流動站當前採集的火星大氣的同位素測量。這些測量表明的大氣中異常地富含碳13。

此前，研究人員認為主要方式，火星碳將被噴射到太空是通過一個名為濺射工藝，其中包括太陽風和高層大氣之間的相互作用。濺射使一些粒子-略微超過較輕的碳12的較重的碳-13-逃脫完全從火星，但這種影響很小。因此，必須有在工作中的一些其他的過程。

這就是新機制的原因。在這項研究中，研究人員描述了一個過程，開始於紫外線的太陽引人注目的二氧化碳分子在大氣上層的粒子。該分子吸收光子的能量和分為一氧化碳（CO）和氧氣。然後另一個紫外線粒子擊中CO，導致它離解成原子碳（C）和氧。以這種方式產生了一些碳原子具有足夠的能量來逃避大氣中，而新的研究表明，碳12是更有可能逃脫比碳-13。

造型再加上火山氣體釋放，損失通過濺射和損失碳酸鹽岩層這種紫外線光解機制的長期影響，研究人員發現，這是在豐富的碳-13在大氣方面非常有效。使用同位素的限制，他們就能夠計算出大氣層3.8十億年前可能有地球或更小的在大多數情況下的壓力。

“這一新機制的效率表明，實際上是碳在大氣和火星的表面上發現的碳酸鹽岩量的現代豐富價值好奇的測量結果之間不存在差異，”Ehlmann，也對一個合著者新的研究。“有了這個機制，我們可以這樣描述一個漸進的場景火星，使得視碳預算的意識，沒有遺漏進程或水庫。”

作者總結，指出多次測試和改進的模型的工作。例如，從目前的火星大氣與揮發演化（MAVEN）任務以後的數據可以提供目前正在進行的大氣損耗空間的同位素分餾，提高了外推到早期的火星。

胡錦濤強調，這項工作是多學科的努力的一個很好的例子。在一方面，他說，該小組研究大氣化學，同位素特徵，逃跑過程和富集機制。另一方面，他們用的地質證據和火星表面的遙感。“通過將這些結合在一起，我們能夠拿出進化情景的總結，”胡教授說。“我覺得，加州理工學院/ JPL是一個獨特的地方，我們有跨學科的能力和經驗來做到這一點。”

在紙上其他作者，“跟踪碳和火星的大氣演化的命運，”是育容，行星科學的施密茨家教授在加州理工學院和高級研究科學家噴氣推進實驗室，和大衛·卡斯，研究科學家在噴氣推進實驗室。這項工作是由美國航空航天局從資金支持。

圖片來源：caltech.edu

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