一项新的研究表明,深埋在火星深处的水可能来自于很久以前至少两个非常不同的源头。
我们知道早期的火星存在着液态水,因为早期的火星环境没有现在如此恶劣,但是随着时间的推移,火星慢慢演变成了现在的模样,和往日大相径庭。即便如此,我们仍然能够通过一些证据比如火星岩石发现火星过去的“繁荣”!事实上,陨石显示,在火星上,深海生物的多样性经受住了时间的考验,这一发现表明,全球岩浆海洋可能在很久以前就已经没有覆盖这颗红色星球了。
亚利桑那大学月球与行星实验室的行星科学系助理教授杰西卡·巴恩斯在一份声明中说:“火星内部的这两种不同的水源可能会告诉我们,什么样的物体可以合并成内部的岩石行星。这一发现对于了解火星过去的宜居性和天体生物学相当重要!”
火星陨石的研究
巴恩斯和她的同事分析了两颗火星陨石,它们分别是非洲西北部的(NWA) 7034,也被称为“黑美人”以及艾伦·希尔斯84001 (ALH84001),这枚陨石可能是有史以来最著名的红色行星岩石。上世纪90年代中期,一组研究人员宣布,他们在火星ALH84001上发现了令人信服的火星生命证据。直到今天,大多数其他的科学家还没有被说服,这种说法仍然有争议。
巴恩斯和她的团队测定了“黑美人”和“希尔斯”两块陨石的氢同位素组成,它们分别在15亿年前和39亿年前与火星地壳中的水相互作用。
同位素是一种原子核中中子数不同的元素的变体。例如,“正常”水中的氢原子核中没有中子,而氘中的氢,或“重水”中只有一个。而科学家在多年来对火星陨石的研究发现了各种各样的氢同位素比率。但是,在最近一项新研究中,巴恩斯和她的团队发现,“黑美人”和“希尔斯”的正常氢含量和重氢含量非常相似。
研究结果
这个比例与在一些更年轻的岩石中观察到的比例大致相同,这表明在过去的40亿年左右的时间里,在氢同位素方面,火星上并没有发生太大的变化。此外,同位素比率大约是地球地壳岩石和火星大气中所观察到的比率的一半,火星大气中有更多的重氢。科学家们表示,火星大气如此“分馏”,是因为来自太阳的带电粒子优先将较轻的普通氢吹入太空。科学家打出大体结论:火星大气被分割,但在整个地质时期,地壳基本上保持不变。
此前,研究人员一直认为,火星的地幔——薄地壳下的厚岩层——与地球的氢同位素比率相似。因此,巴恩斯说,在火星陨石中观察到的同位素比率的变化被认为是由于地球上的污染或这颗红色星球的大气的改变,因为这些岩石在强大的冲击作用下被炸飞,飞向太空。毕竟,地壳岩石应该与地幔岩石相似,而地壳是由内部物质构成的,这些物质使地壳表面冷却并固化。但研究人员表示,据推测火星和地球之间地幔的相似性是从一项研究中推断出来的,该研究认为这颗陨石起源于这颗红色星球的地幔,但是现在也许是时候重新思考了。
“火星陨石基本上在所有地方都有分布,所以试图找出这些样本实际上告诉我们什么关于火星地幔的水一直是一个挑战,”巴恩斯说。“我们关于地壳的数据如此不同,这一事实促使我们回顾科学文献,仔细研究这些数据。”
结论
分析结果显示,两种不同类型的火星火山岩,即富雪果提岩和贫雪果提岩,其氢同位素比率是不同的。研究人员说,这些岩石可能代表了不同的水源,即火星内部不同的水源。
研究人员在新研究中写道:“因此,这些特征可能是从构成火星的主要构件中继承而来,这意味着火星的地幔几乎一直都是异质的,因为它在吸积、分异和随后的热化学演化过程中混合得很差。”
如果这是真的,那么,与地球和月球不同的是,火星可能在其诞生后不久就没有全球性的液态岩浆海洋。因为一个全球性的岩浆海洋会把所有东西混合在一起,抹去不同的同位素特征。但是按照结论看来,火星地质经历了一段相当长的平静时期,这对我们研究火星的历史具有非常大的参考价值!
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