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　　火星土壤是火星殼與火星大氣相互作用的關鍵帶，記錄了火星表面復雜的地質環(huán)境過程。火星就位探測任務獲得了火星不同著陸區(qū)中土壤、塵埃、沙丘、巖石等地質目標中的溴（Br）、氯（Cl）、硫（S）含量數據。但這些元素主要以什么形式存在，指示著怎樣的環(huán)境演化過程，仍需進一步限定。

　　中國科學院地球化學研究所月球與行星科學中心副研究員趙宇鴳與美國、加拿大和斯里蘭卡的學者開展合作研究，對火星三個著陸點（蓋爾撞擊坑、古謝夫撞擊坑和子午線高原）的Br、Cl和S數據開展統計分析，并將火星土壤中的Br、Cl分布趨勢置于地球海水蒸發(fā)體系和火星模擬蒸發(fā)實驗的框架內，以理解火星土壤中的Br、Cl行為及控制因素。研究表明，地球海水蒸發(fā)體系中Br/Cl比值的變化主要受鹵鹽沉淀影響，Br在絕大部分鹵鹽沉淀時表現為在溶液中富集的傾向性。即使鹽溶液中初始Br含量較高（死海）或酸性較強（火山湖；初始pH <0.1），蒸發(fā)過程中Br/Cl比值依然遵循海水蒸發(fā)趨勢線。然而，當蒸發(fā)體系置于紫外輻照下，鹽水和蒸發(fā)鹽中Br和Cl會在蒸發(fā)過程中顯著減少，并且Br的丟失更為顯著。這與地球上已發(fā)現的含極低溴（< 20 ppm）的氯化鈉成因類似，Br通過光化學作用向大氣揮發(fā)?；鹦峭寥乐械腂r、Cl分布模式與地球海水蒸發(fā)體系有相似特征，Br含量的波動可以通過鹵鹽與無（低）鹵素組分（例如玄武巖相）混合得到。Br/Cl比值位于海水蒸發(fā)線左側的樣品，指示著Br向大氣的揮發(fā)（圖1）。

　　研究還發(fā)現，火星土壤中的Br、Cl、S受區(qū)域水活動影響，并受到土壤—大氣相互作用的控制。在光化學作用下，火星表壤中Br相對于Cl和S優(yōu)先揮發(fā)，形成活躍的Br氧化還原循環(huán)（圖2）。在半干旱至極干旱的現代火星環(huán)境中，鹵素的氧化還原循環(huán)比在地球表面更顯著，極大增強了火星表層的化學活性。

　　研究發(fā)表在Journal of Geophysical Research: Planets上。研究工作得到中科院戰(zhàn)略性先導科技專項（B類）、國家自然科學基金面上項目，地化所重點部署項目及中科院“西部之光”項目等的資助。

　　論文鏈接 

圖1.火星土壤、地球海水蒸發(fā)體系及蒸發(fā)模擬實驗框架中的鹵素行為

圖2.火星表面鹵素地球化學循環(huán)示意圖