40億年前火星下過大雨？新發(fā)現(xiàn)顛覆冰封假說

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今天的杰澤羅隕石坑是一片死寂的荒漠。狂風(fēng)卷起紅色沙塵，巖石裸露在稀薄的大氣中。 NASA的毅力號火星車剛剛在這里挖出的幾塊高嶺土卵石，卻講述了一個截然不同的故事：約40億年前，這片荒原可能曾沐浴在持續(xù)的暴雨中，氣溫溫和，流水潺潺。

高嶺土卵石暴露古氣候真相

這些被稱為高嶺土的黏土礦物具有特殊的化學(xué)指紋。它們極度缺乏鐵和鎂，卻富含鈦和鋁。這種成分組合排除了熱液蝕變的可能——如果是火山活動或隕石撞擊融化冰層產(chǎn)生的滾燙熱水，巖石應(yīng)當(dāng)富集鐵鎂元素。相反，這些卵石與地球古近紀(jì)溫暖濕潤氣候下形成的高嶺土幾乎一致。

研究團(tuán)隊認(rèn)為，這些巖石經(jīng)歷了長期的風(fēng)化作用。雨水持續(xù)沖刷玄武巖質(zhì)母巖，在溫和的溫度條件下（而非灼熱的熱液環(huán)境）緩慢改造了礦物結(jié)構(gòu)。這種程度的化學(xué)風(fēng)化需要持續(xù)數(shù)千至數(shù)百萬年的豐沛降水，而非偶爾融冰產(chǎn)生的短暫徑流。

黯淡太陽與溫室效應(yīng)的悖論

這一發(fā)現(xiàn)給行星科學(xué)界拋出了一個難題。諾亞紀(jì)時期（約41億至37億年前），太陽比今天暗淡30%。按照常規(guī)計算，火星接收到的熱量不足以維持液態(tài)水穩(wěn)定存在。

為了在弱太陽光照下保持溫暖，火星大氣需要比現(xiàn)在濃密得多，且富含二氧化碳等溫室氣體。但物理學(xué)在這里設(shè)下了陷阱：當(dāng)大氣壓足夠高時，二氧化碳會凝結(jié)成云，反而反射陽光，削弱溫室效應(yīng)。這正是"冰冷火星"假說長期占據(jù)上風(fēng)的原因——許多科學(xué)家認(rèn)為，當(dāng)時的火星大部分地區(qū)被冰蓋覆蓋，只有撞擊或火山事件能短暫制造融水。

新發(fā)現(xiàn)的高嶺土形成于持續(xù)降雨環(huán)境，這意味著火星要么擁有比我們想象更強(qiáng)大的溫室機(jī)制（可能是甲烷或其他氣體），要么其大氣保溫模式存在尚未被理解的物理過程。

中國火星探測同步驗證

就在毅力號著陸的2021年，中國的天問一號任務(wù)也成功抵達(dá)火星。祝融號火星車在烏托邦平原的探測中，同樣發(fā)現(xiàn)了含水礦物和水流活動痕跡，與杰澤羅隕石坑的證據(jù)遙相呼應(yīng)。

中國科學(xué)家通過祝融號攜帶的火星車次表層探測雷達(dá)，識別出著陸區(qū)地下10至35米深處存在多層沉積結(jié)構(gòu)。這些沉積物表現(xiàn)出與地球海岸帶或河流三角洲相似的介電常數(shù)特征，暗示烏托邦平原可能也曾長期存在液態(tài)水環(huán)境，而非短暫的融冰事件。

更值得關(guān)注的對比在于樣本返回。NASA近期取消了原定的火星樣本返回任務(wù)，那些封存了高嶺土卵石和潛在生物標(biāo)志的樣本管，可能要在火星表面等待數(shù)十年才能被帶回地球?qū)嶒炇?。中國已?guī)劃天問三號任務(wù)，計劃在2028年前后實(shí)施火星采樣返回。如果順利，中國可能成為首個將火星樣本帶回地球的國家，用本土實(shí)驗室驗證這些關(guān)于古氣候和生命痕跡的關(guān)鍵證據(jù)。

生命證據(jù)仍需等待

判斷這些高嶺土中是否封存了生命痕跡，需要應(yīng)用"諾爾準(zhǔn)則"。哈佛大學(xué)的安德魯·諾爾提出，要證明某結(jié)構(gòu)是生物成因，必須證明它無法通過任何非生物過程產(chǎn)生。地球上某些高嶺土礦床中保存著古老的微生物化石，火星的類似環(huán)境是否也曾孕育生命？

毅力號去年在杰澤羅隕石坑發(fā)現(xiàn)的"豹紋"巖石等可能生物標(biāo)志物，同樣被封存在樣本管中。在沒有地球?qū)嶒炇业木芊治銮埃@些證據(jù)都只能停留在"可能"階段。

40億年前的火星擁有溫暖濕潤的氣候，這一認(rèn)知重塑了我們對行星宜居性的理解。它證明，即使在太陽暗淡的年代，巖石行星仍可能維持宜人的環(huán)境。而此刻，那些記錄著遠(yuǎn)古雨季的巖石正靜靜躺在火星車的貨艙里，等待著跨越星際的歸途，也等待著人類揭開地外生命謎團(tuán)的鑰匙。