火星氯氧化物形成與環境效應研究獲進展

多年的火星就地探測和隕石分析發現，火星表面普遍存在氯氧化物（ClOx-）。 高氯酸鹽（ClO4-；Cl為+7價）和氯酸鹽（ClO5-；Cl為+5價）是氯氧化物的兩種穩定形態。 氯氧化物可使水在攝氏零下70度依然保持液態，參與火星表面的氧化還原過程，還可作為某些微生物的能量來源等。 釐清火星上氧氯化物的主要形態、分佈特徵和環境效應，對火星土壤-大氣界面的氯循環以及火星有機物探測、未來載人探火的危害評估和就位資源利用等具有重要意義。

中國科學院地球化學研究所月球與行星科學研究中心趙宇鴳團隊，聯合國內外物理化學和行星科學領域學者，針對火星氯氧化物形成及其環境效應開展系列研究，並取得重要進展。

利用月球與行星科學研究中心自有的火星表面過程模擬實驗平台，科研團隊開展ClO4-和ClO3-生成比的控制因素的實驗研究。 結果顯示，氯離子（Cl-）的物態（即固態、液體或氣體）及其共存礦物的特性（例如：半導體、比表面積和酸性等）是控制ClO4-/ClO3-生成比的主要因素，而氧化劑類型（紫外輻照或臭氧）和大氣組成（地球大氣或火星大氣）僅是次要因素。 亞馬遜紀（Amazonian；29億年前至今）以來，火星乾旱氣候及廣泛分佈鐵（氫）氧化物，使火星表面產生高出ClO4-多個數量級的ClO3-，從而凸顯出氯酸鹽在現代火星表面環境和宜居性討論中的重要性。

借助超低溫相圖和火星全球氣候模擬手段，研究團隊針對火星北極土壤中檢測到的高含量高氯酸鹽（ClO4-）和高ClO4-/Cl-比值的成因機制展開深入研究。 結果顯示，在火星北極低溫乾旱環境和風沙物質交換的協同作用下，土壤中的氯鹽會通過低溫水汽潮解作用或冰共熔作用形成具有特定高ClO4-/Cl-比的滷水，導致火星北極表土中持續產生和保存具有高ClO4-/Cl-比特徵的含氯鹽分。 這個發現展示火星北極環境對於全球氯循環的獨特控製作用。 高ClO4-/Cl-比並非整個火星的普遍特徵，而可作為顯示火星冰凍乾旱環境中潮解作用的重要化學指標。

【圖、文：節錄自科學網頁；新聞資訊由林景明提供】研究全文刊登在2022年2月8日出版的《自然-天文學》期刊；標題是：Preferential Formation of Chlorate over Perchlorate on Mars Controlled by Iron Mineralogy