- Teghaza 001 隕石保存了至少 4.1 億年前的火星地殼資料。
- 隕石顯示水與火星岩石之間的相互作用跡象。
- 這顆隕石的獨特礦物組成與其他火星隕石不同。
- 研究人員使用新技術確定了隕石的年齡，並保留了地質變化的證據。
火星的表面保留了數十億年的地質歷史，然而在地球上發現的大多數火星隕石卻來自相對較年輕的時期，這使得科學家在研究火星早期歷史時，面臨實體樣本稀缺的挑戰。近日，在撒哈拉沙漠發現的一塊玫瑰色岩石或許能夠填補這一空白。這塊名為 Teghaza 001 的隕石重達 800 克，保存了一塊至少 4.1 億年前形成的火星地殼，並攜帶了關於該行星內部、表面及水系統演變的線索。這一發現的詳細情況在最近的一項研究中進行了描述，尤其重要的是，這顆隕石不僅僅提供了古火星的另一個視角，其不尋常的礦物組成顯示出一種類型的地殼，這在以往的樣本中並未出現，
而水相關的變化跡象則暗示著液體在火星早期地質歷史中與火星岩石之間發生了相互作用。
隕石的獨特礦物組成
NASA 的科學家及該研究的作者 Lee Saper 表示：「這確實是我們首次獲得來自火星某個未曾有樣本的地殼。它記錄了水與岩石的相互作用，甚至可能保留了火星大氣在失去水分時的印記。」Teghaza 001 於 2022 年在馬利的撒哈拉沙漠被發現，最初通過其氧同位素被確定為火星物質。這些同位素作為地球化學指紋，使研究人員能夠區分來自火星的物質與地球或其他行星體的岩石。
然而，當科學家檢查其內部結構和礦物組成時，才顯示出其真正的意義。這塊岩石包含了一種獨特的火成礦物混合物，這些礦物是當熔融物質冷卻並固化時形成的。其質地表明，這些巖漿是在地表下相對緩慢地冷卻，而非作為熔岩噴發出來。這種組合使其與其他古老的火星隕石有所不同。
例如，ALH84001 大約同樣年齡，但幾乎完全由一種礦物組成。另一個著名的樣本「黑美人」形成於約 21 億年前，並包含小片火山岩。而 Teghaza 001 則保存了更為多樣的古老地殼形成記錄。其成分顯示，該材料源自火星地幔中一個地球化學上獨特且相對原始的區域。NASA 嫦娥工程實驗室的行星科學家及該研究的首席作者 Yang Liu 表示：「只有在我們開始仔細觀察後，才發現這顆隕石實在獨特。」
研究人員將其礦物學和化學與 NASA 的火星勘察衞星的觀測結果進行比較，確定了火星南部高地中 13 個可能符合其特徵的位置，然而其確切的出生地仍然未知。
水的影響與古火星
除了其年齡，Teghaza 001 最引人注目的特徵之一是證據顯示水在原始岩石形成後改變了一些其礦物。科學家發現該隕石包含了受水相變化影響的礦物，這意味著它們與液態水或富水流體進行了相互作用。其礦物還顯示出與富含氧-18 的流體的相互作用跡象，這是一種較重的氧形式。這些特徵共同表明水在古老的火星地殼中循環，並可能保留了有關該星球早期水和大氣系統變化的痕跡。Saper 補充道：「這確實是我們首次獲得來自火星某個未曾有樣本的地殼。
它記錄了水與岩石的相互作用，甚至可能保留了火星大氣在失去水分時的印記。」
另一項今年發表的研究檢查了隕石中磷灰石晶體的氫同位素，發現古老的火星水的重氫與氫的比率約為地球海水的兩倍，這提供了火星水庫隨時間變化的證據，支持火星失去大量水分至太空的觀點。NASA 的好奇號探測器在檢查的地質特徵中也識別到了古老的潮濕與乾燥循環的相關證據。
年齡測定技術的突破
確定隕石的歷史還面臨另一挑戰：科學家需要在不消耗大量這一極為稀有樣本的情況下確定其年齡。研究人員識別了鋯石晶體，這些礦物能夠保留有關岩石形成過程及時間的資訊。他們還使用了加州理工學院研究團隊開發的專門原位鉀-鈉測年技術。該方法不需要溶解整個樣本進行分析，而是直接測量單個礦物顆粒，研究人員只需一個小於指甲的碎片。最終的測量結果，結合其他礦物測年證據，確定該隕石至少有 4.1 億年的歷史。
其礦物還保留了後續地質改變的證據，儘管測年結果未確定每個水相關變化的具體時間。
加州理工學院的地球化學教授及該研究作者之一 François Tissot 表示：「目前，我們是全球少數幾個能夠進行這種年齡測定的實驗室之一，也是首次對如此古老的火星隕石進行測年。我們的希望是為進一步測定更多火星隕石或來自其他行星、其衞星和小行星的樣本鋪平道路。」Teghaza 001 雖然無法重建火星的整個早期環境或確切揭示其起源，但它為研究人員提供了一部分該行星歷史的實體記錄，該部分歷史至今仍然難以獲得。
進一步的礦物分析和與軌道觀測的比較，可能有助於縮小其出生地範圍，並確定古老水分如何改變火星地殼。此外，這項測年技術也可能幫助科學家在不消耗樣本的情況下調查其他稀有的行星樣本。該研究已發表於《科學》期刊上。
Teghaza 001 對火星早期歷史的貢獻
Teghaza 001 隕石的發現對於理解火星的早期地質歷史至關重要。這顆隕石不僅提供了新視角，還揭示了水與火星岩石之間的相互作用，顯示出古老地殼的變化。隕石的獨特礦物組成使其與以往樣本區別開來，並為研究人員提供了探索火星水系統演變的實體證據。隨著新技術的應用，科學家能夠在不消耗樣本的情況下進行年齡測定，這為未來的火星研究鋪平了道路，並可能促進其他行星樣本的分析。