摘要：德克萨斯大学奥斯汀分校的最新研究正在重新定义我们对早期火星气候的认知。通过对火星陨石成分的深入分析和计算机模拟，科学家们发现30-40亿年前的火星可能因火山释放的还原性硫化合物而拥有强大的温室效应，这一发现不仅解释了火星曾经可能存在液态水的原因，更为寻找古代火
信息来源：https://www.sciencedaily.com/releases/2025/09/250913232929.htm
德克萨斯大学奥斯汀分校的最新研究正在重新定义我们对早期火星气候的认知。通过对火星陨石成分的深入分析和计算机模拟，科学家们发现30-40亿年前的火星可能因火山释放的还原性硫化合物而拥有强大的温室效应，这一发现不仅解释了火星曾经可能存在液态水的原因，更为寻找古代火星生命提供了全新的化学线索。
这项发表在《科学进展》期刊上的研究挑战了传统的火星气候模型，提出了一个截然不同的早期火星图景——一个被硫化学驱动的温室世界，而非我们今天看到的冰冻沙漠。研究团队通过40多次不同参数的计算机模拟，重建了早期火星大气的化学组成，发现还原性硫化合物可能是维持火星早期温暖气候的关键因素。
火山硫化学的气候驱动机制
传统的火星气候模型主要关注二氧化硫等氧化性硫化合物的作用，但新研究表明，早期火星火山活动释放的主要是还原性硫化合物，包括硫化氢、二硫化物以及可能的六氟化硫。这些化合物具有完全不同的大气化学行为和气候效应。
2024 年 5 月 30 日，美国宇航局好奇号火星探测器碰巧驶过岩石并将其压碎后，在岩石内发现的硫晶体。这一发现支持了德克萨斯大学奥斯汀分校的科学家领导的新研究，即数十亿年前火星上会存在哪些类型的硫。图片来源：NASA
博士生露西娅·贝利诺作为研究的主要作者解释道："还原性硫的存在可能引发了朦胧的大气环境，促进了强效温室气体如六氟化硫的形成，这些气体能够有效捕获热量并维持液态水的存在。"六氟化硫被认为是地球上最强效的温室气体之一，其温室效应是二氧化碳的数万倍。
研究团队的创新之处在于不仅考虑了表面火山脱气过程，更深入模拟了硫在地壳深处岩浆系统中的化学演化。当岩浆在地壳下方形成时，硫会与其他矿物发生复杂的化学反应，这些反应决定了最终释放到大气中的硫化合物的化学形态。这种更为真实的地质化学模型为理解早期火星气候条件提供了重要基础。
好奇号发现印证理论预测
研究的可信度得到了意外的观测证据支持。就在研究团队进行计算机模拟的同期，美国宇航局的好奇号火星车在盖尔陨石坑意外发现了纯元素硫晶体。这是火星探测历史上首次发现不与氧结合的纯硫矿物，完全符合研究团队关于早期火星存在还原性硫环境的预测。
"当我们看到NASA关于元素硫发现的消息时，整个团队都非常兴奋，"研究顾问、助理教授孙晨光表示。"我们研究的核心预测之一就是当二硫化物释放时，会以元素硫的形式沉淀。在项目开始时，并没有这样的观测证据支持我们的理论。"
这一发现不仅验证了模型的准确性，更重要的是揭示了火星硫循环的复杂性。火星陨石中含有高浓度的还原性硫，而火星表面则广泛分布着氧化性硫矿物，这表明硫在火星历史上经历了显著的化学转变过程。
生命宜居性的化学基础
研究结果对火星古代生命的可能性具有重要意义。还原性硫化合物不仅能够产生温室效应维持温暖气候，更重要的是，这种化学环境与地球上支持微生物生命的热液系统极为相似。在地球的深海热液口和温泉系统中，多种微生物利用硫化合物进行新陈代谢，这些环境通常被认为是地球早期生命的摇篮。
早期火星的这种富硫环境可能为化学合成微生物提供了理想的生存条件。与依赖阳光进行光合作用的生物不同，化学合成微生物可以利用硫化合物的化学能量维持生命活动，这使得它们能够在地下或缺乏阳光的环境中生存。
火星与太阳的距离使其表面平均温度达到零下80华氏度，但如果早期火星确实存在由硫化合物驱动的强温室效应，那么局部地区的温度可能足以维持液态水的存在。这种温暖的小气候环境，结合丰富的硫化学能源，为早期火星生命的存在提供了理论基础。
火星探索的新方向
这项研究为未来的火星探索任务提供了新的科学目标和搜寻策略。传统的火星生命搜寻主要关注水的痕迹和有机化合物，但新研究表明，硫化学信号可能是寻找古代火星生命的重要线索。未来的火星样品返回任务应该重点关注含有还原性硫矿物的岩石样品，这些样品可能保存着早期火星生命的化学指纹。
研究团队计划继续深化这一研究方向，利用更精细的气候模型来量化硫驱动温室效应的具体程度和持续时间。他们还将探索火山活动是否能够在火星表面形成大规模的水体储存，以及还原性硫环境如何为潜在的火星微生物提供能量来源。
当前的火星大气主要由二氧化碳组成，含量极低的水蒸气和微量的其他气体，与研究揭示的早期火星富硫大气形成鲜明对比。这种巨大的变化暗示着火星经历了剧烈的气候转变过程，理解这一转变的机制对于评估其他类地行星的宜居性演化具有重要意义。
硫化学在行星科学中的重要性正在被重新认识。除了火星之外，木星的卫星欧罗巴和土星的卫星恩塞拉达斯也被发现存在丰富的硫化学环境，这些发现为太阳系内生命搜寻开辟了新的化学视角。火星硫循环研究的成功将为理解其他天体的化学演化和宜居性评估提供重要参考。
来源：人工智能学家