2018 年的巨型火星沙塵暴不僅僅只是一個狂暴的天氣現象,它也為火星的大氣帶來了人類之前未偵測過的氣體。

含氯氣體

第一次,火星微量氣體任務衛星(ExoMars orbiter)偵測到微量的、由一個氫原子及一個氯原子所組成的氯化氫氣體。這給了火星科學家要解決的新謎題:也就是這個氣體怎麼到達那的。

英國牛津大學(University of Oxford)的物理學家凱文·奧森博士(Kevin Olsen)說到:「我們第一次在火星上發現了氯化氫氣體。這是首次在火星的大氣中偵測到鹵素氣體,這代表著一個新的且需研究的化學循環。」

科學家們一直關注著火星大氣中是否包含著氯的氣體,因為這樣他們就能證明火星上的火山活躍著。然而,若是氯化氫是因為火山活動而被製造出來,它應該僅會區域性地增加,且伴隨著其他火山氣體出現。

然而,由 ExoMars 所偵測到的氯化氫氣體並未區域性地增加,也沒有伴隨著其他火山氣體。在沙塵暴期間,ExoMars 於北半球及南半球均偵測到氯化氫,且很明顯沒有出現其他的火山氣體。這暗示著氯化氫氣體是藉由某些其他過程所製造。幸運的是,在地球上有相似的過程,可以幫助我們了解這些過程可能是什麼。

反應機制

這是一個需要一些關鍵材料的多步驟過程。首先,需要蒸發過程中留下來的氯化鈉(也就是一般的鹽)。在火星上有很多的氯化鈉,它們被認為是古老鹽湖的殘留物。當沙塵暴攪動火星表面時,氯化鈉就被捲進大氣中。

接著是火星極區的冰帽,當在夏天期間被加熱時會昇華。當產生的水蒸氣與鹽混合時,結果的反應會釋放氯,然後再進一步反應來形成氯化氫。

奧森博士說:「需要水蒸氣來釋放氯,然後需要水的副產物,也就是氫,來形成氯化氫。水在這個化學反應中是很關鍵的。我們也觀察到氯化氫與沙塵間的關聯性:當塵土活動上升時,我們會觀察到更多氯化氫,而塵土活動上升這個過程與南半球的季節性溫度上升有關。」

研究團隊在 2019 年沙塵暴季節時偵測到的氯化氫氣體佐證了此模型,而研究團隊現在仍在分析這場沙塵暴。

然而,確認過程仍在進行中。未來持續的觀測能夠幫助研究人員拼湊出該循環更全面的樣貌。同時,研究室實驗、模型及模擬也會幫助科學家們排除或確認火星大氣中氯化氫釋放的可能機制。

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參考資料:

  1. Starr, M., (2021, February 11). A Previously Unseen Chemical Reaction Has Been Detected on Mars. ScienceAlert
  2. Korablev, O. et al., (2021, February 10). Transient HCl in the atmosphere of Mars. Science Advances. Doi: 10.1126/sciadv.abe4386
  3. 圖片來源:https://www.sciencealert.com/a-new-gas-has-been-detected-in-the-atmosphere-of-mars(圖:NASA/JPL-Caltech)
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