陨石含有7.42亿年前火星上存在液态水的证据

Josiah02 · 发表于昨天 00:45

1100 万年前，一颗小行星撞击火星，将这颗红色星球的碎片抛向太空。其中一块火星碎片最终坠落在普渡大学附近的某个地方，是少数可直接追溯到火星的陨石之一。这块陨石于 1931 年在普渡大学的一个抽屉里被重新发现，并被命名为拉斐特陨石。
在对拉斐特陨石进行早期研究时，科学家发现它在火星上曾与液态水发生过相互作用。科学家们一直想知道这种与液态水的相互作用发生的时间。最近，一项由国际科学家组成的合作项目（其中包括来自普渡大学科学学院的两名科学家）确定了拉斐特陨石中在液态水存在时形成的矿物的年龄。
该团队在《地球化学展望快报》上发表了其研究成果。
普渡大学地球、大气和行星科学系 (EAPS) 助理教授 Marissa Tremblay 是该出版物的主要作者。她使用氦、氖和氩等稀有气体来研究塑造地球和其他行星表面的物理和化学过程。她解释说，一些来自火星的陨石含有在火星上与液态水相互作用形成的矿物质。
“因此，测定这些矿物的年代可以告诉我们，在火星地质历史中，火星表面或附近曾存在液态水，”她说。“我们对火星陨石拉斐特中的这些矿物进行了年代测定，发现它们形成于 7.42 亿年前。我们认为当时火星表面并没有丰富的液态水。相反，我们认为水来自附近地下冰层（称为永久冻土）的融化，而永久冻土的融化是由至今仍在火星上定期发生的岩浆活动引起的。”
在这篇出版物中，她的团队证明了通过测定火星上水与岩石相互作用的时间获得的年龄是可靠的，并且所使用的精密计时器没有受到拉斐特号在水存在下发生改变后所发生的情况的影响。
“拉斐特陨石的年龄可能受到火星撞击的影响，也可能受到拉斐特陨石在太空中漂浮 1100 万年期间经历的加热的影响，也可能受到拉斐特陨石坠落地球并在地球大气层中燃烧时经历的加热的影响，”她说。“但我们能够证明，这些因素都不会影响拉斐特陨石水蚀变的年龄。”
普渡大学 EAPS 高级研究员 Ryan Ickert 是该论文的合著者。他使用重放射性和稳定同位素来研究地质过程的时间尺度。他证明了其他同位素数据（以前用于估计火星上水与岩石相互作用的时间）存在问题，并且可能受到其他过程的影响。
“这颗陨石具有与水发生反应的独特证据。这一反应的具体日期存在争议，而我们的发表日期是水存在的日期，”他说。
在抽屉里找到
通过研究，人们对拉斐特陨石的起源有了不少了解。它大约在 1100 万年前因一次撞击事件而被从火星表面抛出。
“我们之所以知道这一点，是因为陨石从火星上被抛出后，会受到外太空宇宙射线粒子的轰击，导致拉斐特陨石中产生了某些同位素，”特朗布莱说。“许多流星体都是在撞击火星和其他行星体时产生的，但只有少数会最终落到地球上。”
但拉斐特陨石撞击地球后，故事就变得有些混乱了。可以肯定的是，这颗陨石是在 1931 年在普渡大学的一个抽屉里发现的。但它是如何到达那里的仍然是个谜。特朗布莱和其他人在最近的一篇出版物中对后地球时间线的历史做出了解释。
“我们利用在拉斐特上发现的地球上的有机污染物（具体来说，是农作物疾病），这些污染物在某些年份尤为普遍，以缩小陨石坠落的时间范围，以及是否有人目睹了陨石坠落，”特朗布莱说。
陨石：宇宙的时间胶囊
陨石是来自我们宇宙的行星和天体的固体时间胶囊。它们携带着一些可供地质年代学家解开的数据。陨石与地球上可能发现的岩石的区别在于，陨石在穿过大气层时会形成一层地壳，通常会形成夜空中可见的炽热入口。
“我们可以通过研究陨石中存在的矿物质以及陨石内部这些矿物质之间的关系来识别陨石，”Tremblay 说。“陨石通常比地球岩石密度大，含有金属，并且具有磁性。我们还可以寻找进入地球大气层时形成的熔壳之类的物质。最后，我们可以利用陨石的化学性质（特别是它们的氧同位素组成）来确定它们来自哪个行星体或属于哪种类型的陨石。”
参与本出版物的团队包括来自世界各地的科学家。该团队还包括 Darren F. Mark、Dan N. Barfod、Benjamin E. Cohen、Martin R. Lee、Tim Tomkinson 和 Caroline L. Smith，他们分别代表苏格兰大学环境研究中心 (SUERC)、圣安德鲁斯大学地球与环境科学系、格拉斯哥大学地理与地球科学学院、布里斯托大学地球科学学院和伦敦自然历史博物馆科学小组。
“在加入普渡大学之前，瑞恩和我都在苏格兰大学环境研究中心工作，在那里对拉斐特的蚀变矿物进行了氩-氩同位素分析，”特兰布莱说。“我们在苏格兰大学环境研究中心、格拉斯哥大学和自然历史博物馆的合作者之前已经对拉斐特的历史进行了大量研究。”
确定拉斐特陨石（更广泛地说，是火星陨石中被称为钠石的陨石）中矿物蚀变的年代一直是行星科学的长期目标，因为科学家知道蚀变是在火星液态水存在的情况下发生的。然而，这些材料的年代特别难以确定，之前对它们的年代的测定要么非常不确定，要么很可能受到水蚀变以外的过程的影响。
特朗布莱说：“我们展示了一种可靠的方法来确定陨石中蚀变矿物的年代，这种方法可以应用于其他陨石和行星体，以了解液态水可能存在的时间。”
Tremblay 和 Ickert 将继续研究陨石的地球化学和历史，普渡大学 EAPS 的本科生将协助这项研究。

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