화성에서 먼지가 발생하는 동안 고체 가스 탄산염 형성

Oct 12, 2023

중국 산동대학교 푸샤오후이 박사와 우중첸 박사가 이끄는 공동 연구팀은 시뮬레이션 실험 연구를 기반으로 화성 먼지 활동에서 새로운 탄산염 형성 메커니즘을 제안했습니다.

탄산염은 지구상의 수성 공정의 일반적인 생성물입니다. 화성의 경우 탄산염 광물은 초기 밀도가 높은 CO2 대기의 흡수원으로 간주되어 왔습니다. 궤도 분광학 조사를 통해 화성 표면의 일부 고립된 지역에서 탄산염이 확인되었습니다. 궤도선과 탐사선 모두에 의해 현대의 ​​지구 먼지에서 미량의 탄산염이 감지되었습니다. 그러나 그 출처와 형성 메커니즘은 현재도 여전히 불분명합니다. 연구팀은 화성 먼지 활동 중 전기화학적 과정을 통해 CO2가 풍부한 대기에서 탄산염이 직접 형성될 수 있다는 가설을 세웠습니다.

이를 테스트하기 위해 그들은 화성과 같은 대기 조건에서 정전기 방전(ESD)을 시뮬레이션했습니다. 화성 먼지에서 확인된 다양한 광물(규산염, 황산칼슘, 할로겐 광물 및 (과)염소산염)이 화성 챔버에서 ESD 과정에 노출되었습니다. 새로 생성된 탄산염은 시작 광물인 할로겐화물(NaCl, MgCl2, NaBr) 및 (과)염소산염(NaClO3, NaClO4)과의 ESD 반응 동안 라만 및 중적외선 분광법을 통해 확인되었습니다.

시뮬레이션 실험을 기반으로 그들은 화성의 탄산염 형성에 대한 새로운 메커니즘으로 먼지 활동 중 기체-고체 이종 전기화학 반응을 제안했습니다. "화성에서 탄산염 노두의 형성과 부족은 지금까지 여전히 미스터리로 남아 있습니다. 기존의 탄산염 형성 메커니즘과 달리 화성 먼지 활동에서 ESD에 의해 유발된 고체-기체 상호 작용은 액체 물과 무관합니다."라고 Fu는 말했습니다.

먼지 활동으로 인한 전기화학적 과정은 화성 대기에서 상당한 양의 CO2 가스를 제거하고 이를 지질학적 시간 규모에 걸쳐 저장할 수 있습니다. 화성의 대기 CO2는 적어도 초기 아마존 시대부터 현재까지 탄산염으로 굳어진 것으로 보입니다. "이 새로운 흥미로운 결과는 대기 중 CO2가 적어도 초기 아마존 시대부터 화성에 존재하는 탄산염으로 굳어졌다는 증거를 추가하고 있습니다." 우가 말했다. 아마조니아 시대에 화성 먼지 활동에 의해 격리된 총 CO2 양은 ESD 실험의 탄산염 생산량을 기반으로 추정되었으며, 이는 과거 3.0 Ga 동안 화성 먼지 활동에 의해 약 0.56mbar의 CO2가 탄산염으로 전환되었을 가능성이 있습니다.

화성 먼지 활동은 현재 화성에서 자주 발생합니다. 그들은 매우 오랜 시간 동안 지속되며 화성의 넓은 지역을 덮습니다. 이 연구는 3월에도 표면과 대기 사이에서 활성 화학적 상호작용이 여전히 진행되고 있음을 보여줍니다. 화성의 먼지 활동은 화성 대기의 진화와 현재 화성의 탄소/염소 순환에 핵심적인 역할을 합니다.

화성 먼지 사건 중 고체 가스 탄산염 형성, National Science Review(오픈 액세스)

우주생물학

SpaceRef 공동 창립자, Explorers Club 회원, 전 NASA, Away Teams, 언론인, 우주 및 우주 생물학, Lapsed Climber.