ExoMars工艺在火星大气中发现氯化氢

2021-02-21 07:46:41

俄罗斯科学家首次在火星大气层中观察到痕量的氯化氢。该探测是基于ExoMars痕量气体轨道器(TGO)的数据,提出了有关火星大气和表面的动力学和化学性质以及可能形成该化合物的过程的问题。

在当地的日出和日落时,TGO上的两种仪器-天底和火星探测掩星术(NOMAD)和大气化学套件(ACS)-使用光谱仪分析通过火星大气层的太阳光。这些灵敏的仪器可以检测出十亿分之一(ppb)级别的​​痕量物种。

TGO在火星34年(MY34)发生全球性沙尘暴(GDS)之后不久,即相当于2018年地球上,发现了最初的氯化氢(HCl)迹象。这些风暴平均每3至4火星年发生一次,这时行星的复杂轨道模式确保了其南半球的夏季与距太阳最近的点(近日点)重合。

研究人员在《科学进展》中报告了他们的工作,他们认为HCl的出现可能是由于水蒸气与尘埃中的氯相互作用所致。 “在GDS或“尘土飞扬的季节”期间,大气中的灰尘和水蒸气都会被放大,”俄罗斯科学院太空研究所的研究负责人奥列格·科拉贝夫(Oleg Korablev)解释说。

然而,即使没有GDS,Korablev也指出,由于行星的大气环流强度增加,火星的大气层在近日点处趋向尘土飞扬。的确,由K S Olsen领导的另一项研究最近发现,在次年的尘土飞扬的MY35,即没有GDS的情况下,HCl在火星大气中重新出现。

Korablev及其同事还提出了在火星大气中形成HCl的另一种假设:该化合物可以直接从火山中释放出来。这种可能性与地球上的火山活动类似,已知氯化合物及其与气溶胶的反应会影响平流层中的臭氧层。

但是,科学家们说,这种假设不太可能,因为很难解释局部地表源如何产生如此广泛的大气HCl痕迹。此外,来自另一个火星任务NASA的InSight Lander的地震数据表明,火星没有经历太多的火山活动,而且TGO并未检测到火山喷发会产生大量的硫磺。

Korablev说,将需要进一步研究诸如氮和硫等元素的化学循环,以表征火星上发生的过程。特别是,科学家们尚未确认并量化气固多相反应,这种反应可能使火星尘埃中的氯盐与大气中的水蒸气结合形成HCl气体。也缺乏解释为什么在尘土飞扬的季节结束后HCl气体消失的原因。

尽管TGO是欧洲航天局(ESA)与俄罗斯Roscosmos国家太空合作组织之间的合作项目,但Korablev指出,即将到来的ExoMars 2022任务更为复杂,“主要是ESA”罗莎琳德·富兰克林漫游者的成功取决于着陆模块的“交织”子系统。像NASA刚降落的恒心漫游车一样,ExoMars 2022旨在了解火星的天文生物学和地质过程以及火星水的历史。关键组件将是富兰克林漫游者的机载光谱仪,这是美国宇航局提供的火星有机分子分析仪,它将对火星地下化学物质的含量和类型进行首次分析,从而有可能证实该行星形成的理论。 Korablev说,让所有这些部分协同工作将是一个挑战。尽管如此,他认为“各机构将吸取教训”,并认为“联合是好的”。