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根据美国国家航空航天局(NASA)的凤凰号(Phoenix)和维京号(Viking)着陆器以及“好奇号”(Curiosity)探测器先前的发现，同时根据新的实验，如果火星表面存在液态水，很可能是与氯酸镁盐的盐水混合物。西雅图华盛顿大学地球和空间科学系的科学家们研究了火星上存在水和盐的混合物，以找出火星表面最有可能是液体的物质。实验比较了盐溶液的蒸汽压和吸水能力。结果表明与与氯化钠或氯化钾混合的水相比，与氯化镁混合的水在火星上蒸发或结冰的可能性更小。这些发现发表在2018年9月的《地球与行星科学快报》上。
在火星上发现高氯酸盐的凤凰号着陆器。图片：NASA/JPL–Caltech/University of Arizona
气体，液体和固体
博科园-科学科普：物质的“三相点”是指它在气、液、固三相共存的温度和压力。对于水来说，三相点是在0.01摄氏度(32华氏度)和6.12毫巴(约为地球表面气压的0.6%)。换句话说，你可以想象在三相点有一桶水，水以冰的形式存在，漂浮在一层液态水上，水蒸气就在冰的上方，从冰中升华或蒸发。
与冰接触的蒸汽对冰施加压力，称之为蒸汽压力。虽然在火星上的一些赤道地区，最适宜条件可能刚好低于水的三相点，但在火星的其他地方，温度通常远低于三相点，当大气压低于液体的蒸气压时，液体就会蒸发。纯净的水会在稀薄的火星大气下迅速蒸发，火星大气大约是地球大气的1%。
然而，盐溶液不容易蒸发或冻结，因此更有可能在火星上保持液态。了解哪一种盐和水的组合最可能保持液态，可以帮助我们找到在红色星球上寻找液态水的证据，因此可能有生命存在。盐溶液是吸湿的，这意味着它们善于吸收水。某些盐类甚至可以吸收火星上的少量水。火星上有许多不同种类的盐，如氯化物、硫酸盐、氯化物和高氯酸盐。根据各种着陆器和漫游者任务的数据，在火星表面到处都可以找到这些东西。2008年凤凰号着陆器的热演化气体分析仪(TEGA)在火星北极地区的土壤样品中发现了高氯酸盐，浓度为0.4-0.6%。这促使科学家们重新分析20世纪70年代海盗号登陆任务的土壤样本数据。
新的分析表明，维京登陆者在Chryse和Utopia Planitiae发现的土壤中含有浓度低于或等于0.1%的高氯酸盐。然后在2013年，“好奇号”探测器在火星(SAM)仪器上的样品分析发现，Rocknest的土壤样品中含有高氯酸钙。Rocknest是盖尔陨石坑内的一个地方。最近美国国家航空航天局火星侦察轨道器上搭载的小型火星侦察成像仪(CRISM)检测到高氯酸镁、高氯酸镁和高氯酸钠在循环坡面线内。这些条纹是在温暖的火星季节顺坡而下的，有一段时间，人们强烈认为它们是由流动的水产生的。由于盐，稀薄的大气和寒冷的温度，任何这样的水都可能是咸而不是纯的。虽然现在的结果表明，干物质的流动以某种方式产生条纹，但水仍然可能以液体的形式存在于火星表面的某个地方。
盐混合
在火星环境中，哪一种氯酸盐和高氯酸盐最有可能溶解在水中？华盛顿大学Jonathan Toner和David Catling先前从凤凰城的湿化学实验室模拟了数据，以了解不同的盐在火星的冷冻温度下的行为。发现土壤样品中可能含有硫酸镁、高氯酸镁、高氯酸钠、高氯酸钾、氯化钠和碳酸钙。在最新的研究中，墨粉和Catling用这些盐制成了溶液。发现在所有的盐水混合物中，氯酸镁溶液的蒸汽压最低。这意味着它最不可能蒸发或冻结，也最可能吸收火星大气中存在的低湿度。
维京2号俯瞰乌托邦的蓝图，最近对维京2号数据的重新分析显示，它已经检测到高氯酸盐。图片：NASA/JPL
那么要在火星上找到液态水，科学家们是否应该只在火星上寻找富含氯酸镁的地方呢？火星土壤中的任何一种盐都可能是盐的混合物，因此测量这些混合物的性质是很重要的。”根据凤凰号探测器测量的土壤化学，碳粉说钠和镁氯离子是最有可能的，而钙氯离子不太可能被发现。在火星上，氯酸盐可能比高氯酸盐含量高得多，研究结果表明，与高氯酸盐相比，氯酸盐通过潮解形成水的能力更强。吸收水分并溶解在其中[和冰融化]。
生命之水
这些卤水中是否有足够的水来维持微生物生命？对在高氯酸盐和氯酸盐溶液中生长的极端微生物的研究表明，微生物可以在火星上可能存在的卤水中存活。美国堪萨斯州威奇托州立大学的生物科学教授马克·施内格特领导的一组科学家发现，几种耐盐细菌，即耐盐细菌，能够在高浓度的氯酸盐中生长。到目前为止，已经在氯酸盐中培养出了超过一半(最低熔点)浓度的细菌，而这正是我们在火星上所期望的。虽然我们还没有证明微生物可以以所需的最高浓度生长，但当我们开始研究时，还不清楚微生物是否可以达到发现的0.6%的浓度。现在超过25%，而且还在上升，已经证明微生物在这些盐条件下生长，这些盐在火星上很常见。
博科园-科学科普｜研究/来自：天体生物学期刊
参考期刊文献 :《 Earth and Planetary Science Letters》
DOI: 10.1016/j.epsl.2018.06.011
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