近日，中國科學院大連化學物理研究所能源研究技術平臺穆斯堡爾譜研究組研究員王軍虎團隊與中國科學院地球化學研究所月球與行星科學研究中心趙宇鴳副研究員團隊合作，并聯合國內外物理化學和行星科學領域學者，通過模擬火星實驗和穆斯堡爾譜表征研究，揭示了次生鐵礦物對火星氯氧化物形成及其環境宜居性的重要影響。
科學家對火星就位探測和隕石分析發現，火星表面普遍存在氯氧化物（ClOx-）。高氯酸鹽（ClO4- ；Cl為+7價）和氯酸鹽（ClO3-；Cl為+5價）是氯氧化物的兩種穩定形態。氯氧化物可以使水在-70 C依然保持液態，參與火星表面的氧化還原過程，還可作為某些微生物的能量來源等。弄清火星上氯氧化物的主要形態、分布特征和環境效應，對火星土壤-大氣界面的氯循環以及火星有機物探測、未來載人探火的危害評估和就位資源利用等有著重要意義。
ClO4-或ClO3-在火星不同環境中生成的主導特征
聯合團隊此次對ClO4-和ClO3-生成比的控制因素開展了實驗研究。著重考察了純氯化鈉，氯化鈉與鐵硫酸鹽、鐵（氫）氧化物及含鐵黏土的混合物，在紫外+地球大氣、紫外+純二氧化碳大氣和臭氧氧化下的氯氧化物產物特征。實驗結果表明，與不同類型鐵次生礦物混合時，ClO3-/ClO4-生成比具有明顯差異。在紫外和臭氧作用下，當氯鹽與鐵硫酸鹽和含鐵黏土混合，氧化產物以ClO4-為主；當純氯鹽或氯鹽與鐵（氫）氧化物混合，氧化產物以ClO3-為主。臭氧與紫外條件下的結果基本一致。穆斯堡爾譜表征結果顯示，四方纖鐵礦（FeO(OH,Cl)）在紫外+地球大氣和臭氧氧化后，分解形成包含四方纖鐵礦、針鐵礦、赤鐵礦和一種鐵氫氧化物過渡相；所釋放的氯離子（Cl-）在這些鐵礦物組合的氧化催化作用下，可被進一步氧化形成以ClO3-主的氯氧化物。
以上的研究表明，火星干旱氣候及廣泛分布鐵（氫）氧化物，會使火星表面產生高出ClO4-多個數量級的ClO3-，從而凸顯出氯酸鹽在現代火星表面環境和宜居性討論中的重要性。
相關研究成果以“Preferential Formation of Chlorate over Perchlorate on Mars Controlled by Iron Mineralogy”為題，發表在Nature Astronomy上。上述研究工作得到了中科院B類先導專項“類地行星的形成演化及其宜居性”、國家自然科學基金、民用航空航天技術預研項目、中科院國際伙伴計劃等項目的資助。
