火星上的“火箭燃料”從何而來？

高氯酸鹽是重要的火星資源，可作為載人登陸或樣品返回的火箭燃料，但圍繞著“火星上的高氯酸鹽是從哪里來的”這一問題，相關研究存在矛盾之處。近日，山東大學空間科學研究院行星科學研究中心武中臣教授首次用實驗證明了火星表面沙塵過程導致的靜電輝光放電現(xiàn)象可能是產(chǎn)生火星高濃度高氯酸鹽的重要機理。相關成果先后被國際地球與行星科學雜志《地球和行星科學通訊》、《科學》雜志網(wǎng)站、科學網(wǎng)等知名媒體關注報道。

高氯酸鹽是火星表面氯元素與火星環(huán)境相互作用的產(chǎn)物，是記錄火星地質演化、氣候變遷、水文歷史的重要載體，并與尋找火星生命殘余信息密切相關。目前，國際上普遍認為火星表面的高氯酸鹽源于氯元素參與的紫外光化學反應，但這一觀點與反應動力學模型計算結果相沖突。火星是唯一一顆有全球性、區(qū)域性的沙塵暴和塵卷風的行星。相關的實驗室模擬、沙漠實測和理論研究都指出，火星表面的沙塵暴和塵卷風能引發(fā)靜電放電過程。然而由沙塵放電引起的火星表面化學反應仍是火星研究的空白區(qū)。

在美國華盛頓大學王阿蓮教授指導及其科研團隊的幫助下，武中臣教授搭建了火星條件下的輝光放電裝置，并利用華盛頓大學的火星艙完成了3項實驗觀測：就位監(jiān)測輝光放電過程在模擬火星大氣中產(chǎn)生的自由基的種類：CO2+，CO+，OI，O3，HIII，HII，OH，ArI，N2，N2+等;就位監(jiān)測并定量分析了以NaCl為起始劑的放電產(chǎn)物中的NaClO3、NaClO4和Na2CO3成分;進行了兩套氧化實驗，定量比較發(fā)現(xiàn)：在所采用的實驗條件下，靜電輝光放電的電子氧化能力比紫外光光子高3個數(shù)量級;換算到火星條件下，靜電輝光放電電子的氧化能力將比紫外光光子的氧化能力高7個數(shù)量級。