火星地表并非一直是寒冷荒漠。越來(lái)越多的證據表明，數十億年前，這顆紅色星球的表面曾流淌著(zhù)水。如果有水，那必定也有一層厚厚的大氣層來(lái)防止水結冰。但大約在35億年前，水干涸了，曾經(jīng)富含二氧化碳的空氣急劇變薄，只留下一絲稀薄的大氣層包裹著(zhù)這顆星球。
那么，火星的大氣層究竟去了哪里？這個(gè)問(wèn)題是火星46億年歷史中的一個(gè)核心謎團。
對于美國麻省理工學(xué)院的兩位地質(zhì)學(xué)家而言，答案或許就藏在火星的黏土之中。他們在最新一期《科學(xué)進(jìn)展》雜志上發(fā)表的一篇論文中提出，火星上大量消失的大氣層可能被鎖在了火星的黏土覆蓋層中。
他們重點(diǎn)研究了一種名為蒙脫石的黏土礦物，這種礦物可以吸收大量的碳。在地球上，蒙脫石是由大陸板塊運動(dòng)形成的。這種構造活動(dòng)將蒙脫石抬升到地球表面。當這種褶皺的黏土礦物暴露在地表時(shí)，它會(huì )吸收二氧化碳，將這種溫室氣體從大氣中去除，并幫助地球在數百萬(wàn)年內降溫。
科學(xué)家注意到，火星上也含有豐富的蒙脫石黏土。這促使他們提出一個(gè)重要問(wèn)題：這顆紅色星球缺乏板塊構造活動(dòng)，這種褶皺的黏土礦物是如何形成的？
為了回答這個(gè)問(wèn)題，他們轉而研究地球的地質(zhì)歷史。其中一個(gè)線(xiàn)索是，在火星地殼中遠程探測到一種硅含量較低的火成巖，被稱(chēng)為“超鎂鐵質(zhì)巖”。在地球上，這種火成巖在被水腐蝕或風(fēng)化時(shí)會(huì )形成蒙脫石。在火星上，有證據表明，那里曾有古老的河流，水可能在那里流動(dòng)并與底層巖石發(fā)生反應。
隨后，科學(xué)家利用地球上水與火成巖相互作用的知識，創(chuàng )建了一個(gè)適用于火星的模型。利用這一模型，他們發(fā)現，在十億年的時(shí)間里，水可能已經(jīng)滲透過(guò)地殼，與一種富含火成巖的鎂鐵硅酸鹽礦物——橄欖石發(fā)生了反應。這種礦物富含鐵，水中的氧會(huì )在此過(guò)程中與鐵結合，釋放出氫氣。這種氧化鐵可能有助于火星呈現獨特的紅色。
接下來(lái)，釋放出的氫氣可能與水中的二氧化碳結合形成甲烷（一種可以在火星黏土表面儲存數十億年的碳形態(tài)）。這種反應慢慢地將橄欖石轉化為另一種富含鐵的巖石——蛇紋石。隨著(zhù)蛇紋石繼續與水發(fā)生反應，最終可能形成蒙脫石。
蒙脫石黏土具有強大的碳儲存能力。目前，這些甲烷可能仍然存在，甚至未來(lái)可能成為火星上的能源?？紤]到火星表面估計覆蓋的黏土量，火星黏土可以?xún)Υ嫦喈斢诨鹦亲畛踉缙诖髿鈱又屑s80%的二氧化碳。
科學(xué)家提出，這些被封存的火星碳或許有一天能被回收并轉化為推進(jìn)劑，為火星與地球之間的未來(lái)任務(wù)提供動(dòng)力。
