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火星若干含水硫酸铝的实验室模拟与光谱学表征
2019-09-16 09:17:55 曹海军    (点击次数:)

硫酸盐是火星上发现的非常重要的次生蚀变矿物之一,可以用来研究火星水文历史及地质演化,是认识火星早期地质历史和水环境特征的重要线索。目前火星上已经发现了镁、钙和铁的硫酸盐,而明钒石在2016年被CRISM遥感数据在Cross撞击坑内识别,揭示了火星上可能存在铝的硫酸盐。相对于其他硫酸盐,它们在可见近红外谱段有明显的吸收峰,很容易被轨道遥感识别。而硫酸铝在可见波段几乎无明显特征,这对于识别硫酸铝的存在造成了困扰。实验室的玄武岩酸性风化模拟实验表明火星上可能存在硫酸铝与其他矿物的混合相,含量较少。行星科学团队曹海军研究生等开展实验研究,系统表征了硫酸铝体系的光谱学特征,给出基础的硫酸铝光谱学数据。

本研究在实验室内利用水热合成法、湿度缓冲法等合成了一系列硫酸铝样品,分析了硫酸铝样品的晶体结构和光谱特征(XRD、拉曼、中红外、可见近红外)的内在联系。研究发现,低含水态硫酸铝极易吸水,需要在密封的黑色/棕色小瓶内保存,而长时间暴露在大气下很容易变为十八水硫酸铝。光谱学方面,拉曼光谱能很好的区分不同的硫酸铝晶体,而可见近红外光谱在可见光波段无明显的吸收特征。这些基础的光谱学数据可服务于火星遥感数据的解译及未来火星探测识别潜在的硫酸铝,该工作已经发表在《Icarus》。

本研究由国家自然科学基金(41473065、41573056)、山东省自然科学基金(ZR2019MD008、JQ201511)和山东大学(威海)齐鲁青年学者(仲英青年学者)(2015WHWLJH14)资助完成。

论文链接:https://doi.org/10.1016/j.icarus.2019.05.039


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