有這樣一塊古老硬幣大小的玻璃、礦物和巖石，厚度和羊毛纖維相差無幾。這是一塊火星隕石，被稱為西北非洲7034或黑美人，它是由巨大的撞擊，將火星地殼的不同部分粘合在一起形成。

巴恩斯是亞利桑那大學衛(wèi)星和行星實驗室的行星科學助理教授，她和研究團隊對黑美人隕石和著名的艾倫山84001隕石進行了化學分析以重建火星的水資源歷史和行星起源。

然而在20世紀90年代，這兩塊隕石因據(jù)稱含有火星微生物而備受爭議。其研究成果發(fā)表在《自然地球科學》期刊上，研究分析表明：火星在其歷史早期可能從至少兩個截然不同的來源獲得了水。研究人員發(fā)現(xiàn)的可變性意味著，與地球不同的是，火星從來沒有完全包圍火星的巖漿海洋?；鹦莾?nèi)部這兩種不同的水源，可能會告訴我們一些關于可以聚合成內(nèi)部巖石行星物體種類的信息。

解讀火星水

兩個截然不同、含水量大不相同的行星體可能會相撞，永遠不會完全混合。這一背景對于理解火星過去的宜居性和天體生物學也很重要。很多科學家一直在試圖弄清火星的水資源歷史，比如，水是從哪里來的？它在火星的外殼(表面)有多長時間？火星內(nèi)部的水是從哪里來的？水能告訴我們火星是如何形成和演化的嗎？研究團隊通過尋找氫的兩同位素的線索，能夠拼湊出火星的水歷史。

一個氫同位素在其原子核中含有一個質(zhì)子，被稱為“輕氫”。另一種同位素叫做氘，它在原子核中含有一個質(zhì)子和一個中子，被稱為“重氫”。這兩種氫同位素的比例向行星科學家發(fā)出信號，告訴他們在巖石、礦物和玻璃中發(fā)現(xiàn)水的過程和可能的來源。大約20年來，研究人員一直在記錄火星隕石的同位素比率，數(shù)據(jù)到處都是似乎沒有什么趨勢。

隕石之謎

鎖定在地球巖石中的水是所謂的普通水，這意味著它不會偏離海水的標準參考值，即重氫與輕氫的比例為1：6420。另一方面，火星大氣層是嚴重分餾的，即它主要由氘或重氫組成，很可能是因為太陽風帶走了輕氫。來自火星隕石的測量覆蓋了地球和火星大氣測量之間的差異（其中許多是由撞擊事件從火星深處撞擊出來的），研究團隊開始研究火星地殼的氫同位素組成。

特別是通過研究來自火星地殼的樣本：黑美人隕石和艾倫山隕石?！昂诿廊恕碧貏e有用，因為它是火星歷史上許多不同時期表面材料的混合體。這讓科學家對火星幾十億年來的地殼形成有了一個概念。隕石樣本的同位素比值落在地球巖石和火星大氣之間，當研究人員的發(fā)現(xiàn)與之前研究（包括好奇號火星車的研究結果）進行比較時，似乎火星40億多年歷史中的大部分都是這樣的。

研究團隊在努力解釋為什么地殼看起來與火星地幔如此不同，火星地幔是后來在下面的巖石。如果試圖解釋火星地殼這個相當恒定的同位素比率，不能用大氣來解釋這一點。但知道地殼是如何形成的，它們是由內(nèi)部凝固在表面的熔融物質(zhì)形成。在研究人員開始這項工作之前，普遍的假設是火星內(nèi)部更像地球，更完整，因此火星樣本中氫同位素比率的變化要么是由于陸地污染，要么是因為它離開火星時受到了大氣注入。

火星內(nèi)部成分與地球相似的想法，來自對火星隕石的一項研究，該隕石被認為起源于地幔，即行星核心和表面地殼之間的內(nèi)部。然而，火星隕石基本上到處都是，所以試圖弄清楚這些樣本實際上告訴我們關于火星地幔中水的信息在歷史上一直是一個挑戰(zhàn)。關于地殼數(shù)據(jù)如此不同的事實，仔細審查了這些數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)，兩種地球化學上不同類型的火星火山巖（富集型雪戈特巖和貧化型雪戈特巖）含有不同氫同位素比率的水。

研究發(fā)現(xiàn)，富集型雪戈特巖比貧化的雪戈特巖含有更多的氘，后者更像地球。事實證明，如果將這兩種雪戈特礦中不同比例的氫混合在一起，就可以得到地殼的信息。研究人員認為，雪戈提巖記錄了火星內(nèi)兩個不同氫的特征，這種明顯的差異顯示出，可能有不止一個來源為火星提供了水。

博科園｜研究/來自：亞利桑那大學

參考期刊《自然地球科學》

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