越来越多的证据表明,火星曾经泥泞潮湿,布满湖泊和海洋,这些湖泊和海洋拍打着海岸线并沉积了沉积物,即使在你读到这些文字的时候,在现在干燥和尘土飞扬的表面上滚动的机器人正在仔细检查这些沉积物。
那里有水。我们知道是这样。但要将其发生的时间、方式以及去向拼凑起来,就有点难以弄清楚了。但我们刚刚得到了一条重要线索:一颗 1100 万年前从火星喷出并随后到达地球的陨石揭示了不到 10 亿年前火星上存在液态水。
根据对拉斐特陨石的最新分析,其中的矿物质是在 7.42 亿年前的水存在下形成的。这是火星水相矿物测年的真正突破,并且表明,有时火星可能仍然有点潮湿。
“因此,对这些矿物进行年代测定可以告诉我们,在火星过去的地质历史中,火星表面或附近何时存在液态水。”地球化学家玛丽莎·特伦布莱说美国普渡大学博士。
“我们对火星陨石拉斐特中的这些矿物进行了年代测定,发现它们形成于7.42亿年前。我们认为此时火星表面并不存在丰富的液态水。相反,我们认为这些水来自附近火星的融化。地下冰被称为永久冻土,永久冻土融化是由岩浆活动引起的,这种活动至今仍在火星上定期发生。”
所讨论的材料之一是一种叫做伊丁网站,由火山玄武岩在液态水存在下形成。拉斐特陨石含有伊丁位点,其本身偶然含有氩内含物。
矿物测年可能有点棘手,但随着技术的进步,我们在这方面已经做得越来越好。一种称为放射性测年的技术可用于氩的同位素以获得元素形成时间的精确记录。钾的放射性衰变产生氩气;但是,当不存在钾时,仍然可以通过同位素 argon-40 的单个样品来测定年代。
这是因为当 argon-40 在核反应堆中受到辐射时,产生的较轻同位素 argon-39 的量取决于最初存在的钾的量。这意味着产生的 argon-39 可用作钾的替代品;而且,由于钾以已知的速度衰变,这意味着科学家可以计算出岩石形成以来已经过去了多长时间。
研究人员在拉斐特陨石的一个小样本上使用了这项技术,以计算出水和岩石相互作用形成伊丁点以来已经有多久了。
在撞击事件中从火星弹出,穿过太阳系,然后通过大气层落入地球,在下降过程中被加热,也可以改变岩石。研究人员能够对陨石在长途旅行中经历的温度变化进行建模和解释,并确定它们会对样本的表观年龄产生什么影响(如果有的话)。
“[估计的]年龄可能受到拉斐特陨石从火星喷出的撞击、拉斐特在太空漂浮 1100 万年期间经历的加热,或者拉斐特坠落到地球并烧毁时经历的加热的影响。地球大气层中的一点点,”特伦布莱 说。
“但我们能够证明,这些因素都不会影响拉斐特水蚀变的年龄。”
这些发现对火星上水分的已知日期提出了新的限制。研究小组还发现,新的日期恰逢火星火山活动加剧的时期。这种活动现在看起来安静多了,但火星洞察号着陆器最近的观测表明,还有更多的活动比它的。
但这些结果不仅对我们对火星的理解有影响。该团队的技术在理解太阳系方面具有更广泛的潜力,包括开放的、紧迫的问题,数十亿年前。
“我们已经展示了一种强有力的方法来测定陨石中蚀变矿物的年代,该方法可以应用于其他陨石和行星体,以了解液态水何时可能存在。”特伦布莱 说。
该研究发表于地球化学观点快报。