- Teghaza 001 隕石保存了至少 4.1 亿年前的火星地壳资料。
- 隕石显示水与火星岩石之间的相互作用迹象。
- 这颗隕石的独特矿物组成与其他火星隕石不同。
- 研究人员使用新技术确定了隕石的年龄，并保留了地质变化的证据。
火星的表面保留了数十亿年的地质历史，然而在地球上发现的大多数火星隕石却来自相对较年轻的时期，这使得科学家在研究火星早期历史时，面临实体样本稀缺的挑战。近日，在撒哈拉沙漠发现的一块玫瑰色岩石或许能够填补这一空白。这块名为 Teghaza 001 的隕石重达 800 克，保存了一块至少 4.1 亿年前形成的火星地壳，并携带了关于该行星内部、表面及水系统演变的线索。这一发现的详细情况在最近的一项研究中进行了描述，尤其重要的是，这颗隕石不仅仅提供了古火星的另一个视角，其不寻常的矿物组成显示出一种类型的地壳，这在以往的样本中并未出现，
而水相关的变化迹象则暗示着液体在火星早期地质历史中与火星岩石之间发生了相互作用。
隕石的独特矿物组成
NASA 的科学家及该研究的作者 Lee Saper 表示：“这确实是我们首次获得来自火星某个未曾有样本的地壳。它记录了水与岩石的相互作用，甚至可能保留了火星大气在失去水分时的印记。”Teghaza 001 于 2022 年在马里撒哈拉沙漠被发现，最初通过其氧同位素被确定为火星物质。这些同位素作为地球化学指纹，使研究人员能够区分来自火星的物质与地球或其他行星体的岩石。
然而，当科学家检查其内部结构和矿物组成时，才显示出其真正的意义。这块岩石包含了一种独特的火成矿物混合物，这些矿物是当熔融物质冷却并固化时形成的。其质地表明，这些岩浆是在地表下相对缓慢地冷却，而非作为熔岩喷发出来。这种组合使其与其他古老的火星隕石有所不同。
例如，ALH84001 大约同样年龄，但几乎完全由一种矿物组成。另一个著名的样本“黑美人”形成于约 21 亿年前，并包含小片火山岩。而 Teghaza 001 则保存了更为多样的古老地壳形成记录。其成分显示，该材料源自火星地幔中一个地球化学上独特且相对原始的区域。NASA 嫦娥工程实验室的行星科学家及该研究的首席作者 Yang Liu 表示：“只有在我们开始仔细观察后，才发现这颗隕石实在独特。”
研究人员将其矿物学和化学与 NASA 的火星勘察卫星的观测结果进行比较，确定了火星南部高地中 13 个可能符合其特征的位置，然而其确切的出生地仍然未知。
水的影响与古火星
除了其年龄，Teghaza 001 最引人注目的特征之一是证据显示水在原始岩石形成后改变了一些其矿物。科学家发现该隕石包含了受水相变化影响的矿物，这意味着它们与液态水或富水流体进行了相互作用。其矿物还显示出与富含氧-18 的流体的相互作用迹象，这是一种较重的氧形式。这些特征共同表明水在古老的火星地壳中循环，并可能保留了有关该星球早期水和大气系统变化的痕迹。Saper 补充道：“这确实是我们首次获得来自火星某个未曾有样本的地壳。
它记录了水与岩石的相互作用，甚至可能保留了火星大气在失去水分时的印记。”
另一项今年发表的研究检查了隕石中磷灰石晶体的氢同位素，发现古老的火星水的重氢与氢的比率约为地球海水的两倍，这提供了火星水库随时间变化的证据，支持火星失去大量水分至太空的观点。NASA 的好奇号探测器在检查的地质特征中也识别到了古老的潮湿与干燥循环的相关证据。
年龄测定技术的突破
确定隕石的历史还面临另一挑战：科学家需要在不消耗大量这一极为稀有样本的情况下确定其年龄。研究人员识别了锆石晶体，这些矿物能够保留有关岩石形成过程及时间的信息。他们还使用了加州理工学院研究团队开发的专门原位钾-钠测年技术。该方法不需要溶解整个样本进行分析，而是直接测量单个矿物颗粒，研究人员只需一个小于指甲的碎片。最终的测量结果，结合其他矿物测年证据，确定该隕石至少有 4.1 亿年的历史。
其矿物还保留了后续地质改变的证据，尽管测年结果未确定每个水相关变化的具体时间。
加州理工学院的地球化学教授及该研究作者之一 François Tissot 表示：“目前，我们是全球少数几个能够进行这种年龄测定的实验室之一，也是首次对如此古老的火星隕石进行测年。我们的希望是为进一步测定更多火星隕石或来自其他行星、其卫星和小行星的样本铺平道路。”Teghaza 001 虽然无法重建火星的整个早期环境或确切揭示其起源，但它为研究人员提供了一部分该行星历史的实体记录，该部分历史至今仍然难以获得。
进一步的矿物分析和与轨道观测的比较，可能有助于缩小其出生地范围，并确定古老水分如何改变火星地壳。此外，这项测年技术也可能帮助科学家在不消耗样本的情况下调查其他稀有的行星样本。该研究已发表于《科学》期刊上。
Teghaza 001 对火星早期历史的贡献
Teghaza 001 隕石的发现对于理解火星的早期地质历史至关重要。这颗隕石不仅提供了新视角，还揭示了水与火星岩石之间的相互作用，显示出古老地壳的变化。隕石的独特矿物组成使其与以往样本区别开来，并为研究人员提供了探索火星水系统演变的实体证据。随着新技术的应用，科学家能够在不消耗样本的情况下进行年龄测定，这为未来的火星研究铺平了道路，并可能促进其他行星样本的分析。