新研究指火星远古时的水大部分被掩埋在表层之下的矿物中而非流失于太空
据EurekAlert!：研究人员报告，在火星表层之下埋藏的矿物中可能含有容量相当于数个大洋的远古之水。这项基于观测数据和模型的新研究显示，该红色星球最初水量中的大部分（多达99%）是因为不可逆的壳层水化而失去的（并非因散逸至太空而丢失）。这些发现可帮助解释预测的大气损失率、当今火星的氘氢比（D/H）与曾经覆盖火星表面水量的地质估算间的明显矛盾。
远古火星是一颗湿润的行星——其干涸的河床和海岸线遗迹记录了有大量液态水流过其表面的时光。如今，那里的水已经所剩无几，它们大多被冻结在火星的冰盖中。先前的研究假设，火星上的水在数十亿年中因逃逸到了太空而流失，这一断言得到目前所观测到的大气D/H比的支持。但是，目前测得水流失于大气的速率值太低，无法仅用水逃逸至大气来解释火星所有的水流失。
Eva Scheller和同事证明，大容量的水如何反而成为与掩埋于火星壳层中的矿物质结合的水。Scheller等人用轨道航天器、探测车和火星陨石等观测约束条件研发了一种水分平衡和D/H模型，该模型考虑了大气逸散、火山脱气和通过化学风化作用引起的壳层水化。通过模拟火星经过地质时间及一系列似乎可信情况下的失水。作者发现，火星是在诺亚纪（~41至37亿年前）失去了其大部分（在40-95%间）的水量。
这些结果提示，火星最初水量中有30%至99%被纳入到矿物中并被埋藏于火星的壳层内，其余部分则随后散逸到了太空，从而导致了目前所观测到的D/H比。
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据俄罗斯卫星网：美国国家航空航天局（NASA）网站上发布消息称，加州理工学院的美国科学家认为，火星地壳下可能含有大量水。
研究的参加者伊娃·谢勒（Eva Scheller）在第52届月球与行星科学会议上表示：“通过大气层流失的水分并不能完全解释我们现在掌握的有关火星实际上存在多少水的数据。”
研究人员根据以前的火星飞行任务获得的数据计算认为，火星上的水分流失是通过两种机制发生的——通过大气层和火星地壳中的矿物质收集水。
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据cnBeta：外媒The Verge报道，研究人员在《科学》杂志上报告说，大量的古代火星水可能被埋在了火星表面之下，而不是“逃逸到了”太空。周二发表的这些发现可能有助于解开寻求解释火星水消失的理论冲突，水是数十亿年前火星表面的丰富资源。
通过建模和来自火星探测器、漫游车和陨石的数据，加州理工学院的研究人员发现，红色星球最早数量的水的广泛范围--30%至99%--可能是通过一种被称为地壳水化的地质过程从表面消失的，水被锁在火星的岩石中。
火星干涸的湖床和岩层说明了其在30多亿年前是一个由液体塑造的世界。多年来，科学家们认为这些水大部分都向外逃到了太空中，使这颗星球处于目前非常干燥的状态。
但这需要时间。而水可能逃出大气层的速度，配上火星表面曾经存在的预测水量，与现代对火星的观测结果并不十分吻合。“如果这种情况在过去40亿年中持续存在，那么它只能解释一小部分水的流失，”该研究的共同作者之一胡仁宇说。这给研究人员留下了一个关键问题：火星上其他的水究竟去了哪里？
由加州理工学院研究行星表面过程的地质学研究生Eva Scheller领导的这项研究或许能提供一个答案。研究发现，大部分水的流失发生在37亿至41亿年前的火星诺亚纪时期。在那段时间里，火星上的水除了逃出星球大气层外，还可能与星球地壳中的矿物质相互作用和融合--锁住了大约相当于一半大西洋的水。
“我们的团队在研究早期就意识到的一件事是，我们需要关注过去10到15年火星探索的证据，我们对火星地壳的发现，特别是火星地壳中水的性质，”该研究的合著者、加州理工学院地质和行星科学教授Bethany Ehlmann说。
水可以通过一种称为化学风化的过程分解岩石，有时会导致矿物变得水合。水合矿物会吸收并储存水分，将其锁住。例如，一种在火星上自然发现的水溶性矿物石膏，除非在高于华氏212度的温度下加热，否则可以保持其水分。
多年来，科学家们一直在观察火星表面含水矿物的分布情况，这要归功于美国宇航局（NASA）的火星勘测轨道飞行器等航天器，该航天器自2006年以来一直在绘制火星的地质和气候图。但仅靠这些观点有时是有限的。“你必须挥动双手，推断出你在表面看到的那层有多厚，”NASA火星探测计划的首席科学家Michael Meyer说。
“只有通过用你的漫游车或着陆器在表面的特定地方进行测量，比如凤凰号，或者你偶尔看到一个新的撞击坑，你才会知道你所看到的水合矿物在这个星球上的特定地点有多厚，”他说。“所以答案是存在的，但随着时间的推移，它们会随着你获得更多的数据而慢慢建立起来。”
这就是导致研究结果的原因，即火星的古代水可能已经向内逃逸，而不是向外逃逸。“我们想在不同的尺度上理解这一点，”Scheller说。
地壳水化发生在地球上，但我们活跃的板块构造系统在地球深处回收岩石，加热岩石并在此过程中释放水。内华达拉斯维加斯大学的行星地球化学家Christopher Adcock说，这些水通过火山活动被送回地面。
另一方面，火星的地质活动不如地球，这可以解释为什么它的表面只有有限的水。火星上最清晰的水的证据是以冰的形式存在于该星球两极和大气层中的极少量水。科学家已经研究了月球、火星和其他行星体上的水合岩石，将其作为未来宇航员任务的潜在饮用水来源，或者可以为栖息地和火箭提供动力的燃料。
Adcock的研究包括人类如何在火星上合成和利用矿物质作为饮用水和火箭燃料，他说，Scheller团队的研究结果并不能完全改变资源利用的游戏规则，“但这无疑是一个令人鼓舞的提醒，当我们到达火星时，人类长期执行火星任务所需的水可能就在我们脚下。”
上个月，NASA的“毅力号”探测器降落在火星的杰泽罗陨石坑上，这里是一个干涸的湖床，其土壤可能蕴藏着最原始的水合矿物质--以及微生物生命化石的证据。“毅力号”将挖出微小的土壤样本，并将其散布在火山口的表面，供未来的漫游车取回。这为研究人员提供了一个诱人的机会。
“来自杰泽罗陨石坑的样本将帮助我们测试这个模型，”Ehlmann说。“这放大了将这些样本带回来的重要性。”
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据cnBeta：外媒报道，几十年来，科学家们一直在猜测火星上所有的水可能发生了什么。他们认为，数亿年前，火星是一颗相当湿润的星球。虽然在火星的极地冰帽中可以发现一些冰冻的水，但新研究表明，火星上实际上还有着数量惊人的水。这一发现可能会对未来人类在这颗红色星球上生存所需的水资源开发计划产生重大影响。
普遍情况下，火星被认为随着古老大气层逐渐被吸进太空，那里的大部分地表水也随之而去。但一项由NASA支持的新研究表明，火星上的大部分水分仍在这颗星球上，只是被困在了地壳中。
来自加州理工学院博士候选人Eva Scheller在一份声明中表示：“大气逸出并不能完全解释我们所掌握的数据，即火星上曾经存在过多少水。”Scheller是周二发表在《科学》上的这项研究的论文首席作者。
Scheller和他的同事们研究了一些量化了火星上不同形式的水的数量及火星大气和地壳化学成分的当前数据的模型。结果他们发现，大气逃逸理论并不能完全解释今天在这个邻近世界表面上下所看到的情况。
加州理工学院行星科学教授Bethany Ehlmann指出：“大气逃逸显然是导致水分流失的原因之一，但过去十年火星探测任务的发现表明，火星上存在着巨大的古代水化矿物质库，随着时间的推移，这些矿物质的形成肯定会减少水资源的可用性。”
当水和岩石相互作用时就会发生化学风化过程并由此产生在其矿物质结构中含有水的粘土等物质。这一过程也发生在地球上，但地质循环最终通过火山活动将岩石中的水分被送回大气层。然而，火星上几乎没有火山活动，所以所有的水应该都被困在了地壳里。
“所有这些水在相当早的时候就被隔离了，然后再也没有循环出来，”Scheller说道。
研究小组发现，40亿年前，火星上拥有足够的水覆盖整个星球--100到1500米深的海洋，其中30%到99%的水现在则被困在地壳中的矿物质中。
Scheller和Ehlmann将帮助Mars 2020“毅力号”团队从火星上收集岩石样本并最终在其返回地球展开研究从而验证这一理论。
