来自火星的陨石帮助科学家了解这颗红色星球的内部

在已知的74,000多颗陨石(小行星或行星碰撞而坠落到地球的岩石)中，只有385颗左右来自火星。

科学家们不难推断这些陨石来自火星。几十年来，各种着陆器和探测器一直在探索火星表面。一些早期任务——海盗号着陆器——配备了测量火星大气成分的设备。科学家已经证明，你可以在一些陨石中看到这种独特的火星大气成分。

火星还拥有独特的氧气。地球上的一切，包括人类和我们呼吸的空气，都是由氧元素的三种同位素的特定成分组成的：氧-16、氧-17和氧-18。但火星的成分完全不同——它就像是火星的地球化学指纹。

在地球上发现的火星陨石为像我这样的地质学家提供了有关这颗红色星球的构成及其火山活动历史的线索。它们让我们无需将航天器送往1.4亿英里之外的地方就可以研究火星。

充满矛盾的星球

这些火星陨石是由火星内部曾经炽热的岩浆形成的。一旦这些火山岩冷却并结晶，其中的放射性元素就会开始衰变，就像一个放射性时钟，让科学家能够知道它们何时形成。

根据这些放射性测年法，我们知道一些火星陨石只有1.75亿年的历史，从地质学角度来说，这相当年轻。相反，一些火星陨石的历史更久远，形成时间接近火星本身形成的时间。

这些火星陨石讲述了一个自诞生以来火山活动就活跃的星球的故事。事实上，即使到了今天，火星火山仍有爆发的可能，尽管科学家从未见过这样的喷发。

岩石本身也保存着化学信息，表明火星上的一些重大事件发生在其历史早期。火星形成于45亿年前，形成速度很快，由构成早期太阳系的气体和尘埃组成。然后，在形成后不久，其内部就分离成金属核心和坚固的岩石地幔和地壳。

自那时以来，火星内部似乎几乎没有受到任何干扰——与地球不同，板块构造运动会搅动火星深层内部并使其均匀化。用食物来打比方，地球内部就像一杯冰沙，而火星内部就像一大块水果沙拉。

火星火山残留物

了解火星如何经历如此早期和剧烈的青春期，但如今仍可能保持火山活跃，这是我非常感兴趣的领域。我想知道火星内部是什么样子，以及它的内部构造如何解释这颗红色星球表面的火山等特征。

当地质学家着手解答有关地球上火山活动的问题时，我们通常会检查同一座火山在不同地点或时间喷发的熔岩样本。这些样本使我们能够将每座火山特有的局部过程与更大规模发生的行星过程区分开来。

事实证明，我们可以对火星做同样的事情。名字颇为奇特的陨石是一组来自火星的岩石，它们大约在13亿年前从同一火山系统喷发而出。

钠赫尔石是一种玄武岩，类似于冰岛或夏威夷的熔岩，含有一种名为单斜辉石的矿物的美丽大晶体。钠赫尔石是一种几乎完全由绿色矿物橄榄石组成的岩石——您可能知道这种矿物的宝石级品种——橄榄石。

连同更为常见的陨石(同样是玄武岩)和其他一些更为奇特的火星陨石类型，这些陨石类别构成了研究人员从这颗红色星球上发现的所有岩石。

当对钠长石和赤铁矿进行综合研究时，研究人员可以了解到有关火星的几件事。首先，当形成钠长石和赤铁矿的熔岩渗出到火星表面并最终冷却结晶时，周围的一些古老岩石也融化到钠长石中。

我们收集的陨石中没有这种较古老的岩石，因此我的团队必须从我们从钠长石中获得的化学信息中找出它的成分。从这些信息中，我们了解到，较古老的岩石的成分是玄武岩，化学性质与其他火星陨石不同。我们发现它因暴露在水和盐水中而发生了化学风化。

这块古老的岩石与我们今天收集的陨石中的火星地壳样本截然不同。事实上，根据火星探测车和环绕火星运行的卫星收集的数据，它更像我们预期的火星地壳的样子。

我们知道，形成纳赫石和希西石的岩浆来自火星地幔的一个独特部分。地幔是火星地壳和金属核之间的岩石部分。这些纳赫石和希西石来自火星地幔顶部的固体刚性壳，称为地幔岩石圈，这一来源使它们与更常见的希西石截然不同。

火星的谢尔戈特陨石至少有两个来源。它们可能来自岩石圈正下方的地幔部分，甚至来自更靠近火星金属核心的深层地幔。

了解火星火山的运作方式可以为未来火星探测任务的研究问题提供参考。它还可以帮助科学家了解火星是否曾经适合生命生存，或者未来是否可能适合生命生存。

宜居性的暗示

地球活跃的地质过程和火山是地球宜居性的一部分。火山喷出的气体是我们大气层的主要组成部分。因此，如果火星也有类似的地质过程，那么这对这颗红色星球的潜在宜居性来说可能是个好消息。

然而，火星比地球小得多，研究表明，自形成以来，火星一直在失去维持可持续大气所必需的化学元素。未来它很可能与地球完全不同。

我们了解火星的下一步是了解玄武岩陨石是如何形成的。这些岩石种类繁多，结构复杂，年龄从1.75亿年到24亿年不等。

更详细地研究这些陨石将有助于下一代科学家为即将执行的美国宇航局火星样本返回任务分析使用毅力号火星车收集的岩石做好准备。

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