这个模型解释了生命是如何在火星上出现的

这项研究由哈佛大学与石溪大学、加州理工学院、布朗大学和美国宇航局合作领导，最近发表在《自然地球科学》上，华兹华斯说：“我们真的很高兴看到坚忍不拔能把什么送回家。”

　　

看着坚忍不拔穿越火星上干燥、尘土飞扬的河流三角洲的旅程，很难想象曾经的景色会因流水而熠熠生辉。但地质证据，包括卫星图像和来自美国宇航局兄弟姐妹“好奇、勇气和机遇”号的观测，都指向了一个曾经温暖潮湿的古代火星。

但关于早期火星的气候，仍有许多未知的地方。首先，大气层是如何进化来支持这些温暖的时期的？这些周期持续了多久？你如何解释火星车和轨道卫星探测到的各种矿物的化学成分，这些化学成分看似相互矛盾？

一项新的研究发现，火山和陨石释放的温室气体导致了短暂的温暖，偶尔会打断火星早期普遍寒冷的气候，并随着时间的推移显著改变了火星表面的化学成分。这种变化的早期环境将为地球上可能出现的任何微生物生命形式提供机遇和挑战。

这项研究由哈佛大学与石溪大学、加州理工学院、布朗大学和美国宇航局合作领导，最近发表在《自然地球科学》上。“好奇”号和“机遇”号火星探测器发现了两种来自早期火星的矿物的证据，它们只在高度氧化的环境（即富氧环境）或高度还原的环境（即缺氧环境）中形成。这些观察结果指出了还原性大气和氧化性大气之间的某种波动。

问题是，是什么驱动了这种波动，它对环境有什么影响？研究小组开发的模型预测火星早期气候寒冷，年平均气温低于零下28华氏度。这些寒冷时期的特点是大气中含氧量较高，导致表面大量氧化。矛盾的是，这些富氧环境不利于早期生命，因为益生元化学在高度氧化的环境中不会发生。

然而，当火山和陨石向大气中注入还原性温室气体（如氢气）时，这些长时间的低温和氧化被中断。这些气体压倒了氧气，使大气变成了还原性的化学状态。最强烈的排放事件使地球变暖，以至于河流和湖泊能够在地表形成，从而解释了河流三角洲的形成，比如杰泽罗火山口的河流三角洲。

水和化学还原性大气的结合使得这些时间段更有利于益生元化合物的形成，随着时间的推移，氢气从大气中逃逸到太空，水被紫外线辐射分解，导致氧气在大气中再次积聚。这将阻止温室效应，使地球降温到零度以下。在这段时间内形成的任何生命都将被迫在地下避难。

“火星早期环境的动态性质表明，在温暖潮湿的时间段内，生命出现的机会是减少条件有利于益生元化学，但同时也对持久性提出了挑战面对频繁的，并且随着时间的推移，主要是寒冷和干燥的氧化环境的时间间隔延长的表面生命，”罗宾·华兹华斯说，哈佛大学约翰·A·保尔森工程与应用科学学院环境科学与工程副教授，论文资深作者。

这幅复杂多变的火星早期气候图片有助于解释火星地质和矿物记录的主要特征，正如以前的漫游者所观察到的，以及华兹华斯说：“我们真的很高兴看到坚忍不拔能把什么送回家。”这篇论文由安德鲁·诺尔、乔尔·胡罗维茨、马克·鲍姆、贝萨尼·埃尔曼、詹姆斯·海德和凯瑟琳·斯蒂克利合著。它得到了国家科学基金会职业奖AST-1847120和NASA/VPL UWSC10439的部分支持。