它來自何方

編譯 劉聲遠

運用機器學習算法，科學家探索地球上最古老火星隕石的起源地。

“黑美人”在火星上的出處（示意圖）

“黑美人”隕石

迄今，科學家已經在地球上采集到200多個火星隕石，其中之一——NWA 7034（俗稱“黑美人”）最特別，因為它包含多種不同類型的巖石。在地球上發現的火星隕石中，只有“黑美人”包含角礫巖。

窺視地球

“黑美人”是2011 年在非洲撒哈拉沙漠西部被發現的，其中最古老的部分形成于45 億年前。500 萬～1000 萬年前，當一顆小行星撞擊火星時，“黑美人”從火星上被撞出，經過一段太空之旅最終落到地球上。科學家2022 年7 月宣布，運用一臺超級計算機和一種機器學習算法，他們確定“黑美人”的起源地是位于火星南半球的辛梅利亞—塞壬高地區域。對“黑美人”進行的化學成分檢測表明，在“黑美人”形成時期，辛梅利亞—塞壬高地區域的氣候條件可能與今天的冰島類似，而且當時火星上有與地球類似的火山活動。

科學家認為，探索“黑美人”有助于比較地球和火星的形成歷史，這是因為“黑美人”記錄了火星演化歷史的第一階段，這也是包括地球在內的所有類地行星演化歷史的第一階段。在板塊運動等因素的影響下，地球逐漸失去了古老的表面特征。而通過觀測在火星表面的古老地貌和探索來到地球上的火星隕石的組成，科學家能夠類推古老地球的表面情況。事實上，這是“窺探”古老地球的一種難得的途徑。

多次撞擊

為查明“黑美人”究竟來自火星上的哪一個隕擊坑，科學家采用機器學習算法，在24 小時內分析了9000萬個火星隕擊坑，發現有多次撞擊事件促進了“黑美人”的形成。

火星車在火星表面發現的隕石

首先，“黑美人”的最古老碎片于15 億年前從火星上的庫熱特隕擊坑起飛。隨后，這些碎片回落到火星表面，一直待到了500 萬~1000 萬年前。當時，一顆小行星撞擊火星，導致卡拉薩隕擊坑形成，也導致“黑美人”從這個隕擊坑中被撞出，飛向地球。另有一項新研究發現，“黑美人”中所含鋯石晶體的受沖擊情況表明“黑美人”不止經受過一次撞擊。

不過，這次撞擊的地點迄今未明。科學家用澳大利亞西部城市卡拉薩之名來命名“黑美人”在火星表面被撞出之地，這是因為地球上最古老的一些巖石就發現于該市的巖層中。

未解之謎

總之，這些新研究證明“黑美人”首次被拋射出的區域是原始火星地殼的殘留部分。科學家希望通過新算法確定地球上其他火星隕石的具體發源地，由此進一步探明火星的地質歷史，回答一個耐人尋味的問題：為什么初始狀況與地球相近的火星今天卻又干又冷，與地球這樣的生命之星完全不能同日而語？另外，科學家也猜想：既然當初的火星并非又干又冷，而且有地球那樣的火山活動，氣候狀況與地球也有可比性，那么曾經的火星是否有過生命存在？要想知道這些問題的答案，還需要很多的探索。

“黑美人”之旅（示意圖）

地球上的火星隕石

20世紀80年代初，科學家已經意識到，在地球上發現的輝玻無球粒隕石、輝橄無球粒隕石和純橄無球粒隕石（合稱SNC隕石）與其他大多數類型的隕石明顯不同：SNC 隕石的形成年代更近，氧同位素組成不同，還含有水風化產物。1976 年，“海盜號”火星登陸器檢測了火星表面巖石的化學組成。科學家發現，SNC 隕石的化學組成與火星表面巖石有諸多相似點。于是，多位科學家提出猜想：SNC 隕石源自一個較大的天體，很可能就是火星。

1983 年，科學家公布了一個研究結果：在輝熔長石無球粒隕石中包含的多種氣體與“海盜號”檢測的火星大氣成分相同或相近，而且輝熔長石無球粒隕石有明顯的撞擊成因。于是，這個發現為SNC 隕石源自火星這一猜想提供了直接證據。

2000 年，一項薈萃研究得出結論：SNC隕石（當時一共發現了14 塊）源自火星。不過，地球上還有一些隕石不屬于SNC隕石，但它們也是火星隕石。到2020 年9 月，在地球上歸類的火星隕石一共有277 塊，占已歸類隕石總量（7.2萬塊）不到半個百分點。迄今發現的最大、最完整的火星隕石是2021年初在馬里被發現的，其重量為14.5千克。

竟然會有火星“客人”來到地球，真是神奇（想象圖）