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南极冰核深处发现黄钾铁矾

来源:中国科学报 时间:2021/1/28 11:10:44

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南极雪山.jpg

南极雪山 图片来源:ANDREW PEACOCK


      研究人员在南极洲冰核深处发现了一种火星矿物——黄钾铁矾。这种易碎的黄褐色物质可能在地球和火星上以相同的方式锻造而成——来自远古冰层中的灰尘。研究人员认为,冰川不仅雕刻了山谷,还帮助创造了构成火星的物质。相关研究结果近日发表于《自然—通讯》。


      2004年,美国“机遇号”探测器在火星上首次发现了黄钾铁矾。因为黄钾铁矾的形成需要水、铁、硫酸盐、钾和酸性条件,但这些条件在火星上很难满足,于是科学家开始从理论上探讨火星上这种矿物质为何如此丰富。


      一些人认为它可能是由少量的咸水和酸性水蒸发留下的。“但是火星地壳中的碱性玄武岩会中和酸性水分。”该研究作者、意大利米兰比可卡大学地质学家Giovanni Baccolo说。


      另一种观点认为,黄钾铁矾是在数十亿年前覆盖行星的大量冰层中产生的。随着时间推移、冰原扩大,灰尘会在冰层中积累,并可能在冰晶之间的雪泥中转化为黄钾铁矾。但这一过程在太阳系的任何地方都未曾观测到。


      在地球上,人们偶尔能从成堆的、暴露在空气和雨水中的采矿废弃物中找到黄钾铁矾,但没有人想到在南极洲能找到它。Baccolo在一个1620米长的冰芯层中寻找可能表明冰河时代周期的矿物时,发现了奇怪的灰尘粒子,他认为这可能是黄钾铁矾。


      为了确认这种矿物的身份,Baccolo团队测量了它如何吸收X射线,并在高倍电子显微镜下检查了颗粒,确认它是黄钾铁矾。研究人员表示,这些颗粒有明显的裂纹,但没有锐利的边缘,这表明它们是在冰川内的小块区域受到化学侵蚀而成的。


      “这项研究表明,黄钾铁矾在火星上以同样的方式形成。”未参与该研究的美国俄克拉何马州大学地球化学家Megan Elwood Madden说。但她怀疑这是否能解释火星上黄钾铁矾的大量存在,“在火星上,这些沉积物有几米厚”。


      Baccolo承认,冰核中只含有少量黄钾铁矾颗粒,比一粒沙子还小。但他解释说,火星上的灰尘比南极洲多得多。“火星一切都被灰尘覆盖,在合适的条件下,更多的火山灰有利于形成更多的黄钾铁矾。”Baccolo说。


      Baccolo希望利用南极冰核研究古代火星的冰沉积物是否为其他矿物质的形成提供了条件。他说,黄钾铁矾表明冰川不仅仅是陆地“雕刻机”,可能对火星的化学组成也有贡献。“这只是将南极深处冰层与火星环境联系起来的第一步。”


辛雨