地球上的火星痕跡——火星隕石

王世杰 李世杰

隕石是指降落至地球表面的地外天體巖石。火星表面經(jīng)常遭受小行星或者彗星的撞擊，一些較大的撞擊會導(dǎo)致火星巖石濺射并擺脫火星重力場的束縛，少部分最終降落至地球表面而形成火星隕石。截至2018年4月30日，已有270塊火星隕石獲得了國際隕石協(xié)會的命名。

火星隕石類別

根據(jù)礦物組合特征可將火星隕石分為3大類，即輝玻無球粒隕石（S）、輝橄無球粒隕石（N）和純橄無球粒隕石（C）， 因此，火星隕石常被簡稱為SNC隕石。另外有兩個比較著名的隕石也來自火星，但它們并不屬于SNC隕石，分別為ALH 84001與NWA 7034。ALH 84001由美國科考隊在南極發(fā)現(xiàn)，該隕石曾經(jīng)因為內(nèi)部發(fā)現(xiàn)疑似古細(xì)菌化石而轟動世界，其形成年齡為41億年。NWA 7034由隕石商人從摩洛哥購得，昵稱為“黑美人”，為火星的表土角礫巖隕石，其水含量是其它火星隕石的10倍，形成年齡約21億年，是已知的第二老的火星隕石。而其它火星隕石的形成年齡較小，輝玻無球粒隕石大約形成于1.65億年，輝橄無球粒隕石與純橄無球粒隕石大約形成于12.6億年。

火星隕石的識別歷史

1979年至1982年，一些學(xué)者指出SNC隕石可能來自火星，其主要判別依據(jù)為這些隕石的礦物組合、化學(xué)成分以及同位素組成。這些隕石和其它隕石有顯著的不同，包括：形成年齡較小、不同的氧同位素組成、出現(xiàn)含水風(fēng)化物、部分隕石與1976年的海盜號登陸器測定的火星表面巖石化學(xué)組成相似等。1983年刊登在美國自然雜志的一篇論文顯示南極隕石EET 79001（輝玻無球粒隕石）中富含捕獲型稀有氣體，并且這些稀有氣體的同位素比值如40Ar/36Ar、38Ar/36Ar與海盜號測定的火星大氣的相應(yīng)值較為一致，因此推測了其火星來源的可能性。2011年美國NASA發(fā)射至火星的好奇號火星車對火星大氣中的氬同位素組成進行了高精度測定，火星大氣中氬同位素組成36Ar/38Ar為3.6-4.5（原子數(shù)比），更加確認(rèn)了SNC隕石來自火星。

火星隕石的科學(xué)價值

火星隕石通常與相應(yīng)類型的地球巖石難以區(qū)分，在研究室通常可以通過兩個簡單的方式初淺的判斷，一是火星隕石中橄欖石和輝石中的裂隙非常致密，熔長石較為常見；二是火星隕石中橄欖石與低鈣輝石中的Fe-Mn含量的相關(guān)性與地球巖石等不同。如果一個隕石具備上述兩個特征，則基本可以推斷其可能為火星隕石。人類目前還沒有將火星樣品帶回地球，因此有關(guān)地球?qū)嶒炇抑羞M行的火星的演化等相關(guān)的研究主要基于對火星隕石的研究。火星隕石來自火星不同區(qū)域，因此比未來很有限的采樣點的樣品返回更具有全球代表性，因此人類認(rèn)識火星從45億年前形成至今所經(jīng)歷的種種過程，包括水的出現(xiàn)與消失、大氣的逃逸與成分變化、內(nèi)部圈層的演化、有無生命曾經(jīng)出現(xiàn)等等，都離不開對火星隕石的研究。（編輯/高緯時）