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火星沙塵暴電場化學反應 助產生罕有火箭燃料成份

2018/10/30 — 15:00

2012年拍攝到的火星沙塵暴,圖片來源:nasa

2012年拍攝到的火星沙塵暴,圖片來源:nasa

高氯酸鹽 (perchlorates)  常用於肥料或火箭燃料製作,卻地球上極難自然形成,且相對罕有。相反,近年火星探測車研究均顯示火星上不難發現。最新刊於 Earth and Planetary Science Letters  的研究就嘗試找出火星高氯酸鹽源頭。

在地球,高氯酸鹽一般需透過太陽照射下才可促使形成。然而,火星大氣模擬數據卻顯示,單憑大陽照射未必會出現類似反應。研究人員就估計,火星沙塵暴會靜電形成的強力電場或可將火星氣體分解,誘發形成高氯酸鹽的化學反應。為測試假說,研究人員在實驗室容器中混合出火星大氣成份,包括 95% 二氧化碳、2% 氮氣、2% 氬、 1% 的氧氣和鹽,而鹽則可釋出氯成份。準備好後,研究人員再將容器溫度下調和減壓,直至與火星環境相似。之後,研究人員將強度相當於火星沙塵暴形成的電場加入至容器。

加入電場瞬間,部份在容器內的氣體已即時分解,形成極高反應的正電荷二氧化碳、一氧化碳,以及氮粒子。之後,此化學反應亦形成了氯酸鹽 (chlorates) 和高氯酸鹽。研究人員亦估計,透過電場化學反應,火星高氯酸鹽形成速率也較地球以陽光照射形成速率快約 1,000 萬倍。

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今次研究或有助進一步了解火星大氣怎樣影響化學反應,並逐步解開不同地理結構的形成機制。 

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來源:
Science, Martian dust devils may create rare rocket fuel ingredient, 29 October 2018

報告:
Z, C., Wu., Wang, A., Farrell, W.M., Yan, Y. C., Wang, K., Houghton, J. & Jackson, A.W. (2018). Forming perchlorates on Mars through plasma chemistry during dust events. Earth and Planetary Science Letters, 504. DOI: 10.1016/j.epsl.2018.08.040

文/Edward Ho、審核/Alan Chiu

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