火星土壤是火星壳与火星大气相互作用的关键带，记录了火星表面复杂的地质环境过程。火星就位探测任务获得了火星不同着陆区中土壤、尘埃、沙丘、岩石等地质目标中的溴（Br）、氯（Cl）、硫（S）含量数据。但这些元素主要以什么形式存在，指示着怎样的环境演化过程，仍需进一步限定。

　　中国科学院地球化学研究所月球与行星科学中心副研究员赵宇鴳与美国、加拿大和斯里兰卡的学者开展合作研究，对火星三个着陆点（盖尔撞击坑、古谢夫撞击坑和子午线高原）的Br、Cl和S数据开展统计分析，并将火星土壤中的Br、Cl分布趋势置于地球海水蒸发体系和火星模拟蒸发实验的框架内，以理解火星土壤中的Br、Cl行为及控制因素。研究表明，地球海水蒸发体系中Br/Cl比值的变化主要受卤盐沉淀影响，Br在绝大部分卤盐沉淀时表现为在溶液中富集的倾向性。即使盐溶液中初始Br含量较高（死海）或酸性较强（火山湖；初始pH <0.1），蒸发过程中Br/Cl比值依然遵循海水蒸发趋势线。然而，当蒸发体系置于紫外辐照下，盐水和蒸发盐中Br和Cl会在蒸发过程中显著减少，并且Br的丢失更为显著。这与地球上已发现的含极低溴（< 20 ppm）的氯化钠成因类似，Br通过光化学作用向大气挥发。火星土壤中的Br、Cl分布模式与地球海水蒸发体系有相似特征，Br含量的波动可以通过卤盐与无（低）卤素组分（例如玄武岩相）混合得到。Br/Cl比值位于海水蒸发线左侧的样品，指示着Br向大气的挥发（图1）。

　　研究还发现，火星土壤中的Br、Cl、S受区域水活动影响，并受到土壤—大气相互作用的控制。在光化学作用下，火星表壤中Br相对于Cl和S优先挥发，形成活跃的Br氧化还原循环（图2）。在半干旱至极干旱的现代火星环境中，卤素的氧化还原循环比在地球表面更显著，极大增强了火星表层的化学活性。

　　研究发表在Journal of Geophysical Research: Planets上。研究工作得到中科院战略性先导科技专项（B类）、国家自然科学基金面上项目，地化所重点部署项目及中科院“西部之光”项目等的资助。