好奇心数据揭示了火星大气的变化

这张图片显示了美国国家航空航天局（NASA）的火星漫游者好奇号在岩石上钻出的第一个孔，钻孔周围有钻尾，从更深的孔中收集了成堆的粉末状岩石，然后在将样品的其他部分输送到流动站内的分析仪器之后将其丢弃。图片来源：NASA / JPL-Caltech / MSSS

来自NASA好奇号流动站的新数据帮助揭示了火星大气的变化，从而提供了有史以来对氩同位素进行的最精确的测量。

NASA火星探测器好奇号的最新发现表明，火星已经失去了很多原有的氛围，但剩下的仍然非常活跃。漫游者团队成员今天在维也纳的欧洲地球科学联盟2013大会上报告了初步发现。

本月越来越多的证据表明，火星由于从大气层顶部逸出的气体而失去了大部分原始大气层。

好奇号的火星样品分析（SAM）仪器上周采用了一种浓缩选定气体的工艺来分析大气样品。结果提供了有史以来最精确的火星大气中氩同位素测量结果。同位素是相同元素的不同原子量的变体。密歇根大学安阿伯分校的SAM联合研究员Sushil Atreya说：“可以说，我们发现火星上的大气损失是最清晰，最有力的迹象。”

SAM发现，火星大气中的稳定同位素（氩36）约为重同位素（氩38）的四倍。这消除了美国宇航局（NASA）的维京计划（Viking）于1976年进行的测量以及从火星陨石中提取的少量氩气中有关火星大气比例的不确定性。根据太阳和木星的氩同位素测量值估算，该比率远低于太阳系的原始比率。这表明了火星上的一种过程，该过程倾向于优先消耗较轻的同位素而不是较重的同位素。

好奇心通过西班牙提供的罗孚（Rover）环境监测站（REMS）来衡量当今火星大气中的几个变量。自从八个月前开始测量以来，每天的气温一直在稳步上升，并且与流动站的位置没有紧密联系，但沿流动站路线的不同位置的湿度却有很大差异。这些是火星上湿度的首次系统测量。

当NASA好奇号火星探测器上的火星样品分析（SAM）仪器套件加热一个样品时，气体从样品中释放（或“逸出”），并且可以使用SAM的四极质谱仪进行识别。该图显示了当好奇号首次钻入火星大风陨石坑“黄刀湾”区域的“约翰·克莱因”目标岩石时，从收集的样品材料中输送到SAM的粉末的第四部分释放出
的主要气体。质谱仪信号每种气体分别缩放比例，以便同一图可以说明各种气体的模式，显示导致气体释放的温度。这些逸出的气体及其逸出的温度表明，岩石粉末样品中存在水合矿物质，碳酸盐，高氯酸盐，硫酸盐和硫化物以及粘土。

大风陨石坑内部没有发现尘埃痕迹，但是REMS传感器在任务的前100个火星日中检测到许多旋风模式，尽管不及早期任务在相同时间长度内检测到的旋风模式。REMS首席研究员JavierGómez-Elvira说：“旋风是一种非常快速的事件，它会在几秒钟内发生，应结合压力，温度和风的振荡加以验证，在某些情况下，紫外线辐射的减少。”马德里天文生物学中心。

风中散布的灰尘已由好奇号的激光发射化学和照相机（ChemCam）仪器进行了检查。每个目标上的初始激光脉冲会击中灰尘。激光的能量清除了灰尘，使下面的物质暴露在外，但是这些初始脉冲还提供了有关灰尘的信息。

“我们知道火星是红色的，是因为灰尘中的氧化铁。”法国图卢兹法国天体物理学研究所的首席研究员ChemCam副研究员Sylvestre Maurice说。“ ChemCam揭示了粉尘的复杂化学成分，其中包括氢，其形式可能是羟基或水分子。”

通过在流动站上使用多种仪器的组合研究了水分子在大气与地面之间可能的交换，其中包括由DAN首席研究员伊戈尔·米特罗法诺夫（Igor Mitrofanov）领导的俄罗斯提供的动态中子反照率（DAN）。

在4月下旬，好奇号将使用DAN，REMS和辐射评估检测器（RAD）进行在3月发送命令的日常活动。从地球的角度来看，火星几乎在太阳后面经过的四个星期内，没有发出新的命令。这种几何形状大约每26个月发生一次，被称为火星太阳结。

“在结伴之后，好奇号将钻入漫游者现在所在的另一块岩石，但尚未选择该目标。科学团队将在合作期间对此进行讨论。”帕萨迪纳加州理工学院火星科学实验室项目科学家约翰·格罗辛格（John Grotzinger）说。

美国国家航空航天局（NASA）的火星科学实验室项目正在利用“好奇心”来调查大风火山口内的环境历史，该地区发现该环境早就对微生物的生活有利。好奇号带着10台科学仪器，于2012年8月降落，开始了为期两年的首要任务。NASA的喷气推进实验室是位于帕萨迪纳的Caltech的分支机构，负责管理NASA在华盛顿的科学任务委员会的项目。

图片：NASA / JPL-Caltech / MSSS； NASA / JPL-加州理工学院