巴恩斯是亞利桑那大學月球與行星實驗室的行星科學助理教授。她和她的小組化學分析了“黑美人”隕石和臭名昭著的艾倫希爾斯84001隕石，以重建火星的水史和行星起源，這些隕石在1990年代因涉嫌包含火星微生物而引起爭議。
他們的分析今天在《自然地球科學》上發表，表明火星很可能在其歷史早期至少從兩個截然不同的來源獲得了水。研究人員發現，這種變異性意味著火星與地球和月球不同，從來沒有完全圍繞著地球的岩漿海洋。
巴恩斯說：“火星內部的這兩種不同的水源可能在告訴我們有關可聚結到內部岩石行星中的各種物體的一些信息。” 含水量差別很大的兩個截然不同的小行星可能發生了碰撞，並且從未完全混合。“這種情況對於理解火星的過去可居住性和天體生物學也很重要。”
讀水
巴恩斯說：“許多人一直在試圖弄清火星的水史。” “就像，水從哪裡來？在火星的地殼（地表）中流了多長時間？火星的內部水從哪裡來？水能告訴我們火星如何形成和演化嗎？”
巴恩斯和她的團隊通過尋找兩種氫或同位素氫的線索來整理火星的水歷史。一種氫同位素在其原子核中包含一個質子。有時稱為“輕氫”。另一個同位素稱為氘，氘在原子核中包含質子和中子。這有時被稱為“重氫”。這兩種氫同位素的比率向行星科學家發出信號，說明發現它們的岩石，礦物和玻璃中水的形成過程和可能的起源。
隕石之謎
大約20年以來，研究人員一直在記錄火星隕石的同位素比率，其數據遍佈各地。巴恩斯說，似乎沒有什麼趨勢。
所在地球岩石中的水被稱為未分級的，這意味著它與海水的標準參考值相差不大-重氫與輕氫之比為1：6,420。另一方面，火星的大氣層非常分散-主要由氘或重氫組成，可能是因為太陽風剝奪了輕氫。火星隕石的測量-其中許多是通過撞擊事件從火星深處挖出的-範圍介於地球和火星的大氣測量之間。
Barnes的團隊著手研究火星地殼的氫同位素組成，方法是研究他們知道的起源於地殼的樣品：Black Beauty和Allan Hills隕石。《黑美人》特別有用，因為它是火星曆史上許多不同點的表面材料的混合體。
巴恩斯說：“這使我們對火星的地殼在數十億年後的樣子形成了一個想法。”
隕石樣品的同位素比大約在土石值與火星大氣之間的中間位置。當將研究人員的發現與以前的研究（包括好奇號火星車的結果）進行比較時，似乎對於火星已有40億年曆史的大部分時間都是如此。
巴恩斯說：“我們認為，好的，這很有趣，但也很奇怪。” “我們如何解釋這種二分法，即火星大氣被分割，但地殼在地質時期基本上保持不變？”
巴恩斯和她的同事們也竭盡全力試圖解釋為什麼地殼與火星地幔看起來如此不同，火星地幔位於下面。
巴恩斯說：“如果你試圖解釋火星地殼的同位素比率相當恆定，那麼你真的不能利用大氣來做到這一點。” “但是我們知道地殼是如何形成的。它們是由內部凝固的熔融材料形成的。”
“在我們開始這項工作之前，一個普遍的假設是火星內部更像地球並且沒有碎片，因此火星樣品中氫同位素比率的變化是由於它離開火星而引起的陸地汙染或大氣注入。”巴恩斯說。
火星內部構成類似於地球的想法來自對火星隕石的一項研究，該隕石被認為起源於地幔-行星核心與地殼之間的內部。
但是，巴恩斯說：“火星隕石基本上遍佈整個地方，因此試圖弄清楚這些樣本實際上是在告訴我們有關火星地幔中的水一直是一個挑戰。事實上，我們的地殼數據是如此不同促使我們回顧了科學文獻並對數據進行了審查。”
研究人員發現，兩種地球化學類型不同的火星火山岩-濃密的鈣鈦礦和貧化的鈣鈦礦-含有氫同位素比不同的水。他們發現，富化的黑雲母比貧化的黑雲母含有更多的氘。
巴恩斯說：“事實證明，如果將兩種類型的鈣錳礦中不同比例的氫混合在一起，則可以獲得地殼價值。”
她和她的同事們認為，這些鈣鐵礦正在記錄火星內部兩個不同的氫（進而是水）儲層的特徵。明顯的差異向他們暗示，可能有多個來源為火星貢獻了水，並且火星沒有全球性的岩漿海洋。
火星
