美国国家航空航天局（NASA）的好奇号探测器目前正在研究火星的盖尔陨石坑，揭示了有关这个星球古老气候如何从可能支持生命的状态转变的最新见解——显示出表面有大量液态水的迹象——到如今贫瘠且不适合已知生命生存的状态。
尽管今天火星的表面寒冷且抑制生命，但NASA的机器人任务正在探寻证据，表明这个星球在遥远的过去可能曾经拥有生命。研究人员使用搭载在好奇号上的先进仪器，分析了在盖尔陨石坑收集的富含碳矿物（称为碳酸盐）的同位素组成，揭示了有关红色星球气候变化的重大信息。
来自马里兰州格林贝尔特的NASA戈达德太空飞行中心的戴维·伯特（David Burtt）是10月7日在《美国国家科学院院刊》上发表的关于该研究的论文的第一作者，他指出，”这些碳酸盐的同位素读数表明，曾发生了大量的蒸发，暗示它们可能是在只能短暂支持液态水的条件下形成的。” 他进一步提到，”我们的样本与曾在火星表面存在生命的古老环境不符，尽管这并没有排除在这些碳酸盐形成之前，生命存在于地下或表面的可能性。”
同位素是具有不同质量的元素变体。在蒸发过程中，较轻的碳和氧同位素更容易逃逸到大气中，从而留下较重的同位素。这导致较重形式在碳酸盐岩石中储存的浓度更高。科学家们关注碳酸盐，因为它们能够保存气候记录，捕获有关其形成条件的数据——例如水温、酸度和环境的化学组成。
论文概述了盖尔陨石坑中碳酸盐可能形成的两种潜在方式。第一种建议它们是在多次干湿循环中发展而成，而第二种假设它们是在极高盐度的冷水条件下形成的。
与会作者之一的詹妮弗·斯特恩（Jennifer Stern）来自NASA戈达德解释道，“这两种机制代表了不同的气候模式，可能为适居性提供不同的情景。干湿循环表示在更适合和不那么适合生命的环境之间的波动，而火星中纬度的低温条件将表明主要是一个不适宜的环境，水大部分被冰所困住，而任何可用的水都非常咸，不太可能支持生命。”
关于古代火星气候的先前理论源于特定矿物的识别、大规模建模和可识别的岩石构造。这项研究是第一项提供来自实际岩石样本的同位素证据以支持这些理论的研究。
在火星碳酸盐中观察到的重同位素比率显著高于地球的碳酸盐矿物，标志着从火星材料中记录到的最高同位素值。研究团队表示，干湿和寒咸条件都必须对这种高度富集的碳酸盐的形成产生了贡献。
伯特评论道，“这些升高的碳和氧同位素值超越了地球或火星上记录的任何数据，表明了一种（或多种）过程达到了极端。” 他指出，虽然蒸发在地球上显著改变氧同位素，但本研究中观察到的同位素变化是两到三倍更大。这表明极高水平的蒸发导致了这些重同位素读数，而任何导致较轻同位素值的过程可能远不如此强烈。
这一引人入胜的发现是通过安装在好奇号探测器上的火星样本分析仪（SAM）和可调激光光谱仪（TLS）工具实现的。SAM设备将样本加热到近1652华氏度（近900摄氏度），而TLS分析在此加热过程中产生的气体。
这项研究由NASA的火星探索计划资助，作为火星科学实验室项目的一部分。好奇号探测器由NASA的喷气推进实验室（JPL）开发，由加州帕萨迪纳的加州理工学院管理。JPL负责为NASA华盛顿的科学任务局监督此任务。SAM仪器是一个紧凑的科学实验室，包含三种不同的化学分析工具，包括TLS，由NASA戈达德设计和建造。
