俄罗斯与奥地利科学团队研究了 火星和木星卫星表面矿物中水的形态

人们普遍认为,水是我们习惯于想象的生命之源。如今在火星和木星卫星上无法存在液态水。但它可以保留在矿物成分中,指的是,这些矿物保留了那些条件并不严苛的时代记忆。由化学博士叶列娜·博尔德列娃(Elena Boldyreva)教授领导的研究团队与维也纳大学罗纳德·米莱蒂奇教授指导的团队合作,重建了“宇宙环境”并测试了类似在火星和木星卫星上发现的水镁矾这样的合成矿物在超低温下的形态。这项研究成果发表在国际晶体学联盟学术期刊上(IUCrJ)

化学博士、分子设计和环境安全技术实验室负责人、新西伯利亚国立大学自然科学系固态化学教研室副教授鲍里斯·扎哈罗夫表示:“我们可以通过多种方式来研究矿物成分和结构,例如基于光谱分析或使用 X 射线衍射。对火星和木星卫星上进行矿物光谱研究时,科学家本身可以在地球上,但是通过衍射方法研究其结构,则必须将矿物样品运到地球,或者从地球上发送一个小型便携式衍射仪(这已经在“好奇号”火星探测车的火星任务中完成)。然而还有第三种方法,直接在地球上重建类似的环境条件,观察科学家们想要的化合物在这种情况下将如何呈现,它们是否保留水分,其结构会如何变化。进行实验的分子设计和环境安全技术实验室和新西伯利亚国立大学自然科学系固态化学教研室具备实验所需的条件。”

科学家们使用专门的设备和超过100升的液氦,在模拟宇宙空间的环境下,通过单晶X射线衍射,详细研究一些合成矿物的晶体结构,如水镁矾(通式为M2+SO4-H2O,其中M2+=Mg、Fe、Co、Ni),这些矿物在超低的液氦温度(15K,即-258°C)下存在于火星表面和木星卫星。

维也纳大学教授罗纳德·米莱蒂奇在谈到这项合作研究时表示:“此类实验是史无前例的。实验的准备和实施以及对所获数据的解释说明,都需要高水平的科学家。新西伯利亚国立大学团队是世界上为数不多的能够进行此类实验的团队之一。因此,我们向新西伯利亚国立大学的团队提议进行合作研究。

国际研究团队的成果不仅证明水能够在极度冷却的环境下保留在物质结构中,还可以从矿物晶体结构的特征中解释这一现象。这一信息对于解释轨道器从天体表面获得的光谱数据来说极为重要。

注:

  1. 国际晶体学联合会(International Union of Crystallography简称IUCr)创建于1948年,现共有40个会员国和地区学会,并设有17个专业委员会。

  2. X射线衍射相分析(phase analysis of xray diffraction)利用X射线在晶体物质中的衍射效应进行物质结构分析的技术。

  3. Curiosity (中译“好奇号”)火星探测器是美国国家宇航局研制的一台探测火星任务的火星车,于2011年11月发射,2012年8月成功登陆火星表面。

  4. 水镁矾;硫镁矾,是提取镁的一种矿石矿物。英文名称:kiaserite。结构或分子式:MgSO4·H2O,含MgO.29%。