火星上幽灵般的电风暴肆虐，正在重塑其整个表面

一个与本研究结果一致的火星全球当代表面大气氯循环及空气中碳酸盐的概念模型（即同位素特征的转移）。图片来源：uux.cn地球与行星科学快报（2026年）。DOI：10.1016/j.epsl.2025.119784

（神秘的地球uux.cn）据今日科学新闻：火星常被描绘成一个寂静、锈迹斑斑的墓地，一个时钟早已停止的世界。然而，如果你站在这片冰冷的平原上，你会看到一片绝非静谧的景象。红色地平线经常被巨大的尘暴和高耸的尘魔遮蔽，这些尘魔在表面盘旋，这些尘魔由稀薄却不安的大气驱使。这些不仅仅是尘土云;它们是一个庞大、隐形的发电厂的引擎。当尘埃颗粒在干燥的火星空气中碰撞时，会发生摩擦电，积累大量静电。

这种积累最终达到极限，触发静电放电（ESD）。由于火星大气层非常稀薄——远低于地球的大气密度——这些电爆更容易且更频繁地发生。它们看起来不像我们在地球夏季暴风雨中看到的锯齿状、刺眼的闪电。相反，它们表现为诡异而微妙的光芒，让人联想到困扰我们南北极的极光。这些幽灵般的光芒是全球实验室的视觉特征，电力正忙于撕裂分子并重新组装成新的东西。

为了理解这些微弱火花如何改变行星的面貌，行星科学家王志和她的团队利用了两个专用舱室：PEACh（行星环境与分析舱）和SCHILGAR（带InLine Gas AnalyzeR的模拟舱）。在这些金属外壳内部，研究人员细致地重现了亚马逊时期的严酷环境，这是火星当前极寒干燥的地质时代。通过模拟红色星球的低气压和特定气体混合物，他们得以见证由尘埃引发的电化学引发的“地球化学舞蹈”。

结果是彻底改变的。当模拟的火星空气被电击击中，各种复杂化学物质开始从混乱中浮现出来。团队鉴定出挥发性氯、活性氧化物和空气中的碳酸盐。最重要的是，他们发现了（全）氯酸盐，这是一种盐类，是每次火星表面任务中的重要关注点。这些反应表明火星土壤并非仅仅停留在那里;电流通过尘埃的噼啪声被主动处理。古老的氯化物沉积物——火星失落海洋的咸水遗迹——是这家持续进行的电气工厂的原材料。

虽然识别这些化学物质是一项突破，但团队仍需要一个“确凿证据”来证明这些反应导致了地球当前的状态。他们在反应产物的同位素特征中发现了这一点。同位素是氯、氧和碳等元素的变体，它们的质量不同。由于它们是物质的次要成分，只有在一个主要的主导过程发生时，它们的比例才会发生变化。它就像化学指纹，记录了物质形成的历史。

团队分析显示，这三种元素中重同位素的消耗显著且连贯。这意味着静电放电系统性地偏向较轻的原子，留下了特定的数学痕迹。在火星上，好奇号探测车此前测得了异常浅的氯同位素特征——具体来说，δ37Cl值为-51‰非常负。王的实验表明，静电电阻（ESD）正好驱动同位素分馏朝该方向发展。虽然实验室结果未能完全匹配探测车发现的极轻度，但它们显著推动了研究进展，证明电力是现代火星氯循环的主要设计者。

这项研究使科学家能够勾勒出火星“化学呼吸”方式的新概念模型。一切都始于尘埃。当风暴将颗粒带向天空时，电力分解空气和表面矿物，产生缺乏重同位素的静电（ESD）产物。这些新化学物质，包括空气中的碳酸盐矿物，最终会沉降回地面。随着时间推移，这些产品不再只是表面上;它们可以渗透到地下，成为下一代火星矿物的一部分。

这一循环暗示着地面与天空之间由风的能量调节的持续相互作用。亚马逊时期曾被认为是地质停滞期，但实际上是一个剧烈、缓慢的化学演化时期。持续的尘埃驱动电化学作用已经洗涤大气和土壤数百万年，造就了现代探测车如毅力号所发现的独特化学成分。事实上，毅力号最近通过记录火星尘埃事件期间的55次电放电，支持了这一理论，为地球上进行的舱室实验提供了现实世界的验证。

这项研究从根本上改变了我们对太阳系“死去”行星的看法。通过证明摩擦电充电——即触碰门把手时带来电击的同样力——能够重塑整个世界的化学结构，科学家们为理解其他天体打开了一扇大门。同样的过程很可能也发生在金星上，闪电可能正在改变大气层，或者在月球和外太阳系的冰冷卫星上，高能电子轰击表面。

理解氯循环和（过）氯酸盐的形成对我们寻找生命也至关重要。这些化学物质反应性强，会影响环境是适宜还是有毒。通过解码电击留下的“指纹”，我们不仅仅是在了解岩石和气体;我们正在学习行星环境如何在数十亿年中维持。这项工作为未来任务奠定了基础，使探险者能够区分生物特征与一个不安、尘埃飞扬的自然“带电”化学反应。

Neil C. Sturchio 等，火星尘埃活动引起的异相电化学同位素效应（Cl， O， C），《地球与行星科学快报》（2026年）。DOI：10.1016/j.epsl.2025.119784