近日，中國科學院廣州地球化學研究所研究員陶奇/何宏平團隊提出反向風化礦物轉化機制，揭示了環境硅濃度與大氣二氧化碳對次生礦物演化的協同控制作用，并提出水滑石介導的碳源-碳匯轉換新機制。相關成果在線發表于《地球物理研究雜志：行星》（Journal of Geophysical Research：Planets）。
火星次生礦物作為水-巖石-大氣相互作用的直接產物，是揭示火星古氣候環境演化和宜居性潛力的關鍵媒介。遙感探測顯示，諾亞紀至早西方紀的火星表面廣泛分布鎂鐵質蒙皂石，而同期大氣二氧化碳本應驅動碳酸鹽大規模沉積，但后者僅零星出露。這一“碳酸鹽缺失之謎”長期制約著對火星早期溫室效應維持機制及碳循環過程的理解。
研究人員在國家自然科學基金等項目的支持下，開展了模擬火星古環境的水熱實驗。研究發現，環境硅濃度梯度控制礦物相變序列。在低硅環境中，大氣二氧化碳深度參與形成碳酸根離子-類型的鎂鐵水滑石，其XRD特征峰及紅外吸收證實其為火星潛在碳酸鹽庫；而在中高硅濃度環境，硅氧低聚陰離子將與碳酸根離子-競爭插層進入水滑石層間，隨后經離子溶解、類質同像置換等復雜過程轉化為蛇紋石和蒙皂石。這一轉化機制導致原本固定在礦物中的二氧化碳重新釋放到大氣中，從而實現了“碳匯-碳源”的角色轉變。該轉化路徑合理解釋了火星表面碳酸鹽稀缺性與蒙皂石優勢性共存現象，并為早期火星通過間歇性二氧化碳釋放維持溫室效應提供了新思路。
此外，研究團隊進一步提取了火星Nili Fossae、Stokes撞擊坑和Ladon盆地等區域表面次生礦物的CRISM遙感近紅外光譜數據。通過與合成樣品及標準光譜庫中類似礦物的光譜進行比對分析，他們提出了基于1.95 μm、2.48 μm和2.53 μm組合光譜特征識別火星水滑石的判定依據。
該研究成果為未來火星探測任務的目標篩選提供了重要參考，有助于科學家們更加精準地定位火星上的潛在碳酸鹽庫和水滑石分布區域，從而進一步推動對火星古氣候環境演化和宜居性潛力的研究。
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