正在火星表面工作的熱力與先進氣體分析儀（TEGA）。機械臂上的鏟子已經把火星土樣放進一扇打開的門裡，它附近的其他關著的小門，正在等待機械臂給它們傳送樣本。在前景位置可以看到盛放分光儀的箱子的一角，這個分光儀是用來分析火星的大氣的。
9月15日消息，據物理學家組織網報道，美國宇航局的“鳳凰”號火星登陸器獲得的測量結果顯示，在火星史上，液態水曾與火星表面發生互動。該研究 成果發表在9月10日的《科學》雜志上，它還說明火星寒冷的環境下曾存在液態水，這暗示類似於地球上的黃石公園裡的溫泉的熱液系統，在火星史上非常罕見。
“鳳凰”號獲得驚人發現
這些令人難以置信的研究結果，是2008年“鳳凰”號對火星大氣的二氧化碳裡的碳和氧穩定同位素進行研究得到的。同位素是相同元素的異體，擁有 不同的中子數，例如碳-12有6個中子，而罕見的碳-13則有7個中子。確定火星二氧化碳裡的同位素比率的空前精確度，更加凸顯了火星表面的水歷史和火山 活動史。
這項測量工作是由“鳳凰”號上的先進氣體分析儀進行的，該儀器是這顆登陸器上的熱力與先進氣體分析儀(TEGA)的一部分。熱力與先進氣體分析 儀是由美國亞利桑那大學設計和建造的。與20世紀70年代美國宇航局的“海盜”號登陸器上的分光儀(是另外唯一一個把有關火星同位素組成的數據傳回地球的 儀器)相比，熱力與先進氣體分析儀的分光儀能更精確地對二氧化碳進行分析。
亞利桑那大學月球和行星實驗室行星科學系教授威廉姆·鮑恩頓說：“我們把熱力與先進氣體分析儀當作一個犯罪現場調查員。跟化學指紋一樣，同位素 可以告訴我們，是什麼過程生成了我們正在研究的這種物質。”鮑恩頓負責領導了制造熱力與先進氣體分析儀的科研組，也是在《科學》雜志上發表的論文的聯合作 者。火星大氣95%是二氧化碳。美國宇航局的“火星探測計劃”已經確定會優先研究火星二氧化碳裡的同位素比，彌補“海盜”號收集的信息和對墜落地球的火星 岩石進行分析獲得的結果存在的不足之處。
為了獲得這些測量結果，“鳳凰”號上的熱力與先進氣體分析儀打開一個針尖大小的縫，利用一個真空吸塵器把一股火星大氣吸入到它的內部，對同位素 進行分析。亞利桑那大學構思並負責“鳳凰”號任務的操作工作。2008年該登陸器在火星北極附近降落，這是有史以來第一項由一所大學領導的火星任務。
二氧化碳與水發生反應
分析結果顯示，火星上的二氧化碳的碳和氧同位素比，與地球大氣的二氧化碳類似。這一意想不到的結果顯示，火星上的地質活動比以前認為的更多。事 實上這些最新研究結果表明，火星大氣裡的二氧化碳是在距離現在相對較近的時候產生的，它已經與火星表面出現的液態水發生反應。休斯頓美國宇航局約翰遜航天 中心的太空學家和這篇論文的第一作者保羅·奈爾斯說：“大氣裡的二氧化碳就像一名化學間諜。它滲透到火星表面的每一部分，顯示水的出現和它的歷史。”
火星的引力很小，而且沒有磁場，這意味著這顆紅色行星大氣裡的二氧化碳將會逃逸到太空裡，與碳-13相比，這一過程會更容易喪失較輕的碳 -12。盡管更加久遠的火星大氣裡應該包含更多碳-13，但事實並非如此。這說明較近的火山噴發產生的二氧化碳進入了火星大氣裡，在相對較近的火星過去， 火山活動比較活躍。另一個線索來自組成二氧化碳的第二種元素——氧。氧跟碳一樣，擁有不同的同位素：氧-16和更重的氧-18。
該科研組把“鳳凰”號收集的數據與研究火星隕石(在撞擊過程中從火星表面飛入空中，最終落到地球表面的岩石)獲得的數據進行對比。這些岩石包含 的碳酸鹽物質，只能在有水和二氧化碳的情況下形成。鮑恩頓說：“火山爆發噴入大氣層的二氧化碳，與在這些岩石裡發現的氧同位素比非常類似。但是這些火山岩 石的氧比與火星大氣裡的氧比之間存在很大差異。”這說明火星隕石(火山岩)裡的二氧化碳已經與液態水產生反應，二氧化碳裡所含的碳-18更多。
把火星大氣裡的同位素與這些隕石裡的同位素進行對比，證實了這一重大發現。例如，一塊這種隕石(顯然是在大約1.7億年前，而非數十億年前形成 的)所含的碳酸鹽裡的同位素比例，與“鳳凰”號測量的火星大氣的同位素比很相符。據奈爾斯說，同位素跡像表明，火星表面曾出現過液態水，而且數量足以對現 在的火星大氣成分產生影響。這說明水最初出現在滴水成冰的環境下。
這些研究結果為證明促使形成碳酸鹽的水環境在目前寒冷、干旱的火星上仍然存在提供了有力證據。鮑恩頓說：“這說明碳酸鹽是在水和火星大氣(在相 對較近的地質環境下形成的)的影響下生成的。”奈爾斯說：“這一發現並沒揭示液態水和火山口形成的特定地點或時期，但是在這些環境下發生的地質活動，為我 們發現的同位素比提供了最好解釋。”