火星上的『火箭燃料』从何而来？

● 索隆 编

高氯酸盐是重要的火星资源，可作为载人登陆或样品返回的火箭燃料，但围绕着“火星上的高氯酸盐是从哪里来的”这一问题，相关研究存在矛盾之处。山东大学空间科学研究院行星科学研究中心武中臣教授首次用实验证明了火星表面沙尘过程导致的静电辉光放电现象可能是产生火星高浓度高氯酸盐的重要机理。相关成果先后被国际地球与行星科学杂志《地球和行星科学通讯》、《科学》杂志网站、科学网等知名媒体关注报道。高氯酸盐是火星表面氯元素与火星环境相互作用的产物，是记录火星地质演化、气候变迁、水文历史的重要载体，并与寻找火星生命残余信息密切相关。目前，国际上普遍认为火星表面的高氯酸盐源于氯元素参与的紫外光化学反应，但这一观点与反应动力学模型计算结果相冲突。火星是唯一一颗有全球性、区域性沙尘暴和尘卷风的行星。相关的实验室模拟、沙漠实测和理论研究都指出，火星表面的沙尘暴和尘卷风能引发静电放电过程。然而由沙尘放电引起的火星表面化学反应仍是火星研究的空白区。

在美国华盛顿大学王阿莲教授及其科研团队的帮助下，武中臣教授搭建了火星条件下的辉光放电装置，并利用华盛顿大学的火星舱完成了3项实验观测：就位监测辉光放电过程在模拟火星大气中产生的自由基的种类；就位监测并定量分析了以NaCl为起始剂的放电产物中的NaClO3、NaClO4和Na2CO3成分；进行了两套氧化实验，定量比较发现：在所采用的实验条件下，静电辉光放电的电子氧化能力比紫外光光子高3个数量级；换算到火星条件下，静电辉光放电电子的氧化能力将比紫外光光子的氧化能力高7个数量级。综合所有证据，武中臣教授得出了火星表面沙尘过程所导致的静电辉光放电有可能是产生火星高浓度高氯酸盐的重要机理。