自從好奇號火星探測器登上火星之后,人類對火星的探索進入了一個新的里程,而在火星隕石中發現構成生命的有機碳,似乎更加印證了火星是存在生命的。
火星隕石(SNCO)屬于分異的無球粒隕石,包括4種主要巖石類型:輝玻無球粒隕石Shergottites,輝橄無球粒隕石Nakhlites,純橄無球粒隕石Chassignite和斜方輝巖質無球粒隕石Orthopyroxenite。
簡介
火星隕石中包含大量碳鏈和氫鏈的分子是地球生命的構成元素,也是火星任務的主要目標之一,這對于理解生命是否存在于火星至關重要。
碳鏈和氫鏈的分子是地球生命的構成元素,這些分子曾發現于來自火星的石隕石中,但是科學家對這些火星隕石的來源持不同觀點。卡內基學會的安德魯-斯蒂爾負責這項最新研究,明確證據表明這些碳分子起源于火星,雖然并未發現這些碳分子具有生物特征。
該發現可以幫助研究人員進一步洞悉火星上出現的化學反應,并有助于解釋遠古或者現代火星生命存在的證據。這項研究報告發表在2013年5月24日出版的《科學快報》上。
科學家們鮮有共識大型碳分子起源于現已探測到的火星隕石,碳分子起源的理論包括來自地球或者其它隕石的污染物,它們可能是火星化學反應的結果,或者是遠古火星生物體殘骸。斯蒂爾帶領的研究小組檢測了11號火星石隕石樣本,該隕石跨越火星42億年歷史。他們發現大型碳分子存在于晶體礦物質微粒中。
使用一系列復雜的研究技術,研究小組顯示至少一些較大碳分子存在于隕石之中,并不是來自地球的污染物質。之后研究小組觀測研究隕石中與其它礦物質有關的碳分子,從而洞悉這些碳分子樣本在抵達地球之前曾經歷過何種化學反應。包含碳化合物的晶粒提供了碳分子如何形成的一個研究窗口,他們發現這些碳分子是在火星火山活動中形成的,并顯示火星在其歷史中多數時期存在著有機化學反應。斯蒂爾說:“這些發現顯示貫穿火星歷史時期碳分子存儲量持續減少,這類似于地球遠古時期。理解火星非生物、含碳大分子結構對于未來探測火星上是否存在生命至關重要。”
來源
火星受到小行星的巨大撞擊后,巖石碎塊逃逸火星引力,其中一部分進入了地球的引力范圍,最后隕落到地面成為火星隕石。迄今為止發現的火星隕石共15個,其中5個為降落型,6個發現于南極洲,4個發現于荒漠。火星隕石都是非球粒隕石,巖石類型包括:輝玻巖輝橄巖純橄巖斜方輝巖,超鎂鐵火成玄五巖,它們都是火星地質年代,約十幾億年前的火山活動與小行星的撞擊,產生的關聯,從火星地質算是亞馬孫河記近代隕相活動。與1865年隕落到印度的休格地火星隕石是同一火星地質記年代,多為火成撞擊玄武巖橄欖石斑晶相態。
火星石隕石“艾倫—希爾斯84001”在美國宇航局科學家利用高分辨率電子顯微鏡對做出的最新分析顯示,這塊隕石晶體結構中的大約25%確實是由細菌形成的。這一最新結論提供了迄今為止火星曾存在生命的最有力證據。“來自火星的生命痕跡”又一次引起了全世界的關注。
熱分解假說不能解釋“艾倫—希爾斯84001”隕石中大部分磁鐵礦晶體的成因,加熱隕石成分的方法不能生成微磁鐵晶體。科學家們解釋說,純菱鐵礦加熱后可以轉化為純磁鐵礦,而“艾倫—希爾斯84001”石隕石成分中含有碳酸根嵌入式純磁鐵礦,卻沒有純菱鐵礦的存在,而且從來沒有。
價值
香港正大國際藝術表示,隕石的價值由多個因素影響,包括隕石大小、罕見程度、來源地和構成。古特海因茨說,那些找到隕石的人應該找一位專家評估隕石。他們如果要出售隕石,必須得到一份證明隕石真實性的證書。古特海因茨說,大多數情況下,“億貝”網站是個出售隕石的好地方。不過,如果你有一塊大隕石,應該去一家拍賣行。拍賣行需要知道隕石來源地,會要求對隕石獨立分析。帕爾馬告訴俄羅斯新聞社記者:“最普通的一種為隕鐵石,一小塊隕鐵石可能賣到20美元。”他說,可以通過石隕石構成推斷它的來源地。因此,如果一塊隕石的構成物質經過推斷來自火星,這塊隕石的價值會飛漲,最高可以賣到每克670美元。俄新社報道,一塊名為達爾·加尼1058的月球巖石在美國一場拍賣會上以33萬美元價格售出。達爾·加尼1058重1.9公斤,于1998年在利比亞被人發現,是有記錄以來隕石交易的“標王”。一塊據信來自火星和木星之間小行星帶的隕石2006年在競拍網站“億貝”(EBay)上以9.3萬美元價格售出。這塊石隕石重161公斤,在阿根廷發現。由于隕石的價格有利可圖,全球隕石交易的黑市“生意興隆”。古特海因茨1998年作為國家航空航天局專家參與一個代號為“月全食”的行動,旨在抓捕出售假月巖的人。他在行動中發現一個人有真月巖并開價500萬美元。經調查,“阿波羅17號”在月球采集到這塊月巖,由美國前總統理查德·尼克松贈與洪都拉斯政府。這塊月巖最終回到洪都拉斯政府手中。
研究
自1962年以來,蘇聯、美國、日本、俄羅斯(和前蘇聯)和歐洲共發起30多次火星探測計劃。美國航天航空管理局(美國航空航天局)計劃于2008年發射火星取樣飛船,預期2016年返回。因此,火星隕石是目前人類獲得的唯一火星巖石樣品,十分稀少而珍貴。它能提供有關火星的物質組成、層圈結構、巖漿演化等方面的信息,是研究火星的重要途徑。據Rubin(2002)的石隕石分類,隕石可分為球粒隕石、原始無球粒隕石、分異的無球粒隕石。火星隕石(SNCO)屬于分異的無球粒隕石,它們是火成的堆晶巖和玄武巖,包括4種主要巖石類型:輝玻無球粒隕石(Shergottites),輝橄無球粒隕石(Nakhlites),純橄無球粒隕石(Chassignite)和斜方輝巖質無球粒隕石(Orthopyroxenite)。其中輝玻無球粒隕石又進一步劃分為:玄武巖質輝玻無球粒隕石(Basaltic Shergottites,B-S)和二輝橄欖巖質輝玻無球粒隕石(Lherzolitic Shergottites,L-S)(McSweenand Treiman,1998),新近從玄武巖質輝玻無球粒隕石中將具有橄欖石斑晶的6個石隕石(DaG476、SaU005、Dhofar019、NWA1068、NWA1195、NWA2046)和EETA79001A單獨劃分出來,并定名為橄欖石-斑狀玄武巖質火星隕石(Olivine-phyric Shergottites)(Anne,2002)。
目前回收到的隕石中,火星隕石只有33個,其中Shergottites24個(17個B-S,7個L-S),nakhlites7個,Chassignite1個,Orthopyroxenite1個(表Ⅰ)。絕大多數為發現型,只有4個為降落型;12個來自南極洲藍冰地區,21個來自非南極地區,且主要來自沙漠。代表性的SNCO火星隕石發現很早(Shergotty,1865年8月25日在印度發現;Nakhla,1911年6月28日于埃及發現;Chassigny,1815年10月3日在法國發現;Orthopyroxenite,ALH84001,1984年于南極AllanHills發現),但確定其火星成因則經過了長期的研究和爭論。早在1872年,Tschermak就認識到Shergotty石隕石是在相對氧化的條件下形成的玄武巖。基于這些SNCO隕石結晶年齡年青(除ALH84001為4.0-4.5Ga外,其余的火星隕石的年齡≤1.3Ga),許多學者認為它們來自火星(McSweenetal.,1979a;Nyquistetal.,1979;Walkeretal.,1979;WassonandWetherill,1979;WoodandAshwal,1981)。1982年,第一塊月球隕石的發現使人們相信SNCO隕石有可能來自火星。1983年,Bogard和Johnson在EETA 79001石隕石(B-S)的沖擊熔融玻璃中發現了捕獲的Ar,Ar和其他稀有氣體、N2、CO2的同位素組成和相對豐度同火星大氣豐度明顯匹配(圖),人們才普遍認同這些隕石的火星成因。同時,Clayton和Mayeda (1983)發現火星隕石在氧的三同位素圖上形成亞群,其構成的分餾線與地球巖石和HED隕石明顯分離,位于TF線(地月分餾線)上方且平行于TF線。Becker和Pepin(1984)也發現氮同位素和N/Ar比值與“海盜”號飛船的測量結果一致,進一步證實了這些石隕石的火星成因。
2022年7月消息,施普林格·自然旗下學術期刊《自然-通訊》發表一篇行星科學論文稱,研究人員對地球上發現的迄今所知最古老的火星隕石(NWA)7034進行研究發現,其碎片來自約15億年前形成庫熱特隕擊坑(Khujirt crater)的一次碰撞。
火星隕石起源于火星的主要證據有:
目前,火星隕石的研究內容主要包括:
當前國際上對火星隕石的研究存在的主要問題包括:
新技術更快更準測定隕石年齡:
樣本
艾倫—希爾斯84001
科學家們認為“艾倫—希爾斯84001”中磁鐵礦成分不是來自于碳酸根,而來自于另外一個過程。對比地球上的現象,與在“艾倫—希爾斯84001”石隕石中磁鐵礦成分相同的磁鐵礦晶體大多數由超磁細菌制造,因此通過生物模式得到是可行的。科學家們應用最新的高分辨率電子顯微鏡得到的新分析顯示,“艾倫—希爾斯84001”隕石的磁鐵礦晶體結構中約有25%是由細菌形成的。
新墨西哥大學等機構研究人員3日報告說,經過約一年的詳細分析,他們確認此前發現的一顆火星隕石屬于全新類型。
這顆隕石名為“西北非7034”,重約320克,2011年發現于北非國家摩洛哥的沙漠地帶,歷史可以追溯到21億年前,即火星地質史上的早期亞馬孫河時代。
根據火星表面單位面積上撞擊坑的數量由多至少,火星地質史分為三個主要時間段,分別為挪亞紀、赫斯伯利亞紀和亞馬遜紀。目科學界關于三個時代的具體分野仍有分歧,其中一種說法認為,諾亞紀為火星形成之初即45億年起前至37億年前,赫斯伯利亞紀為37億年前至30億年前,亞馬遜紀為30億年前至今。
研究人員發現,這顆石隕石與來自火星的其他隕石相比非常獨特。首先,地球上共發現100多顆火星隕石,它們大多形成于距今4億至兩億年前,而這顆隕石的時間要早得多。
其次,這顆隕石的含水量約為6000ppm(1ppm為百萬分之一),比大多數火星隕石的含水量多出10倍。這些水可能源于某個近表面的蓄水層,意味著火星表面與水有關的活動可能一直持續到早期亞馬孫河時代。
種種跡象顯示,這顆隕石與美國航空航天局火星探測器分析的火星表面巖石非常相近,它很可能源自火星外殼。此外,該石隕石還包含一種獨特的氧同位素,這為火星殼內存在多個氧同位素儲庫的說法提供了佐證。
相關研究成果3日發表在美國《科學快訊》網站上。研究人員表示,這些發現可能會對許多長期以來流行的火星地質學概念提出挑戰。
首次破解
2021年11月10日,包括科庭大學行星科學家安東尼·萊根在內的研究團隊,建立了一個包含9000萬個火星撞擊坑的數據庫,使用AI機器學習算法進一步縮小了候選的隕石來源地——這其中,托廷是第一個和地球上火星隕石相匹配的隕石坑。
參考資料 >
國際最新研究:地球上迄今最古老火星隕石源自15億年前碰撞.中新網.2022-07-13
新技術更快更準測定隕石年齡.今日頭條-北青網.2022-11-01
火星隕石“流浪”到地球之謎首次破解-新華網.新華網.2021-11-10