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  加利福尼亚大学圣地亚哥分校(UCSD)的化学家们日前揭示了大气层中微小粒子的新化学反应,使得科学家能从远古岩石中窥见几亿年前地球和火星大气圈的面貌。这个发生在大气气溶胶分子表面的化学反应,不仅让我们能了解地球和火星碳酸盐的成因,还能让我们更好的理解气候改变,因为我们的星球正变的越来越热和越来越脏。文章发表在了《美国国家科学院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences)网络版上。

火星和地球上普遍的沙尘暴促进了加大科学家们新发现的化学反应的发生。

  他们的研究提供了对一块火星陨石中不寻常的碳酸盐包裹体的化学解释,而此前这块陨石一直被某些科学家认为是火星生命的证据。

  博士后研究员R.Shaheen发现陨石碳酸盐中的17O同位素比地球上各处(烟尘颗粒、气溶胶分子和泥土)收集来的样品要高。

  火星陨石(比如ALH84001)碳酸盐中几乎都具有相似的碳酸盐中17O偏高的异常,长久以来科学家一直都把这一异常归咎于火星薄薄大气层中臭氧和二氧化碳的光化学过程。但Shaheen在发现地球大气气溶胶分子中形成的碳酸盐中也出现类似的异常后,猜测这可能是两个星球都非常普遍的另外一个化学过程的结果。

  Shaheen一直在思考,臭氧分子如何与来自灰尘、海浪等其它来源的含氧矿物气溶胶分子发生作用,然后形成具有17O异常的过氧化氢和碳酸盐。她分析了大量资料,发现大气气溶胶分子最外面那薄薄的一层正是化学反应发生的地方。大气中臭氧和水以及二氧化碳的混合驱动了一个完全不同的化学反应,一个全新的模式。

  此前对大气反应的研究普遍认为大量气体的混合驱动地球大气的化学反应。加利福尼亚大学圣地亚哥分校的科学家们认为他们的发现使得人们不得不再度审视上述观点的正误,尤其是地球大气正日益变暖和变脏的今天,无疑为气溶胶分子上的化学反应提供了更多机会。

  Thiemens补充说:“在气溶胶分子颗粒上进行的化学反应无疑会比其它大气过程里进行的快速而且容易的多。”

  Shaheen分析了火星陨石ALH84001里的碳酸盐,发现它们形成于远古火星大气的气溶胶分子上。美国宇航局最近检测了与火星大气微粒伴生的碳酸盐,认为可能与Shaheen已经发现的化学反应是同一种机制。"

  新发现除了促进我们对地球和火星当前以及未来大气过程的理解,同时也提供了在地球大气中找研究线索的新思路,尤其是它的氧含量。现在科学家们已经可以从几百万年前远古岩石中发现的碳酸盐中获知远古“雪球地球”时期的大气情况。

  利用这种新反应来追踪并恢复古代大气也是发现此化学反应最有价值的一个方面。Thiemens强调说:“我们找到一种新的测量地球大气的方法,前所未有。6500年前白垩纪-第三纪当恐龙和其它许多生命纷纷绝灭时究竟发生了什么?谁最先死亡?在恐龙之前食物链是否已经消失?2.5亿年前二叠-三叠纪之交又发生了什么,为什么这会是地球上最大规模的绝灭事件,差不多85%的生命消失其原因到底是什么?所有这一切都没有记录。然而如果你发现氧含量的记录,你或许就能找到问题的答案。”dz

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