事实证明,火星陨石有望解开火星的早期奥秘

据数据统计,目前为止地球上发现了大约有61000颗陨石,其中,大约有200个非常特别:它们来自火星。这200颗陨石是火星在太阳系早期形成的重要线索。

我们知道火星在过去是一个非常不同的地方,研究表明火星最古老的表面显示出水、火山活动和小行星撞击的迹象,这些小行星被定义为直径约1930公里的原行星。但许多火星形成的线索都被数十亿年的时间抹去了,除了陨石。

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这些小行星对火星的一些撞击力足以将流星射入太空,其中一些流星以陨石的形式撞击地球。这些陨石含有大量的元素,如钨和铂。钨和铂对铁有亲和力,在火星早期的熔融时期,钨和铂会和铁一起沉入地核。

同样地,早期的火星与现状格格不入,有着强烈的火山活动、海洋和大气。但我们对它的历史和形成有很多不了解。这张图片显示了40亿年前在火星上形成的早期海洋阿拉伯(的样子,而36亿年前的海洋海岸线较小。

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所以我们在地球上发现的火星陨石是撞击初期火星地壳的样本。由于钨和铂在撞击时并不存在于地壳中,它们已经沉入地核,所以它们一定来自其他地方。一项新的研究表明,陨石中的钨和铂来自撞击火星的小行星外壳,而不是火星的原始外壳。相反,火星形成的时间比想象的要长,在这段时间里,小行星撞击火星,形成了被陨石取样的地壳。

如果说星子在火星表面沉积了钨和铂,那就意味着这些星子在其历史的晚些时候撞击了火星,当时火星已经冷却,主核已经形成。由此延伸,这意味着火星形成的时间比最初想象的要长。来自地壳放射性衰变的流星同位素比值强化了火星形成需要更多时间的观点。

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此前,这些证据看起来像是火星在大约200万到400万年内形成的。但这一结论主要基于火星陨石及其钨同位素比值。这项新的研究表明,可供研究的陨石数量有限,这一结果有失偏颇。这颗火星陨石名叫尼克,名叫“黑美人”,发现于非洲西北部。

科学家表示:“我们知道火星从早期的大型碰撞中接收到铂和金等元素。为了研究这一过程,我们进行了平滑的粒子流体动力学碰撞模拟,根据我们的模型,早期的碰撞产生了一个不均匀的,大理石蛋糕状的火星地幔。这些结果表明,由于可供研究的陨石数量有限,对火星形成的普遍看法可能有偏差。”

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随后,科学家通过陨石中的钨同位素比率得出了火星形成于大约200万到400万年的结论。但与小行星及其自身外壳的碰撞可能改变了火星外壳中钨的比例平衡,这意味着火星的形成需要长达2000万年的时间。空间研究所空间科学与工程部副总裁助理罗宾·坎普博士说:“大型抛射体的碰撞可能导致火星早期地幔中这些物质的不均匀混合。这可能导致对火星形成时间的不同解释,而不是那些假设所有射弹都很小且同质的解释。”

研究小组对一个大的、分化的抛射体在核心和地幔形成后撞击早期火星进行了高分辨率、平滑的粒子模拟。弹丸的核心和地幔颗粒分别由棕色和绿色球体表示,显示了被同化到火星地幔中的弹丸材料的局部浓度。

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但是目前对于火星陨石的一个问题是,我们不知道它们到底是从哪里起源的,我们也不知道它们是整个地壳的代表性样本,还是仅仅来自少数几个地方。只有大约200个,不太可能是不同的样本。事实上,所有的火星陨石很可能都起源于相对较少的撞击。

这项新的研究表明,火星地壳上的不同位置可能接收到来自不同大型抛射体的不同浓度的物质。这就需要不同浓度的铁元素。当然,理解火星的挑战归结于缺乏样本。火星陨石虽然在科学上引人注目且有趣,但并不是一个有代表性的样本。未来的火星任务有望返回更多的样本进行研究。有了它们,科学家们将能够更好地了解火星地壳中爱铁岩石的变化情况。这反过来将有助于我们了解地球的形成历史。不过要完全了解火星,我们需要了解最早和最具能量的碰撞在其演化和组成中所起的作用,你说呢?

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