“火星2020”登陆区附近发现怪异矿床有助揭示火星演化

腾讯太空 · 公众号 · 探索 · 2019-05-28 21:41

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美国宇航局的“火星2020”探测车将于2020年奔赴火星，2021年在耶泽洛陨坑登陆。根据一项新研究发现，远古火山喷发的火山灰沉降可能是耶泽洛陨坑附近怪异矿床的源头。如果是这种情况，科学家能够拼接出火星早期火山活动和环境变化的时间线。研究领导人克里斯托弗·克莱默表示：“这将是最具体的证据之一，证明早期火星的剧烈火山爆发更为普遍。”

“火星2020”探测车将奔赴火星耶泽洛陨坑

在“火星2020”探测车的登陆区——耶泽洛陨坑附近，科学家发现了一个怪异的矿床，但源头仍是一个不解之谜。根据布朗大学博士生克里斯托弗·克莱默领导的一项新研究，远古火山喷发的火山灰沉降可能就是这个怪异矿床的源头。克莱默表示：“令人感到兴奋的是，不久后我们就能知道我究竟是对还是错。现在的我既紧张，又兴奋。如果不是火山灰沉降层，可能是某种更怪异的物质。”

“火星2020”艺术概念图。这辆探测车将于2020年夏季奔赴火星，2021年2月在这颗红色星球登陆。“火星2020”将得出怎样的重大发现，让我们拭目以待

美国宇航局科学任务理事会副主管托马斯·泽布臣指出：“耶泽洛陨坑是一个地形丰富的所在，某些地貌的历史可追溯到36亿年前。在这个陨坑，科学家有望发现重要线索，帮助解答火星演化和天体生物学方面的一系列疑问。它将让我们对火星及其支持生命存在的能力的认知发生革命性变化。”

刊登在《地质学》杂志上的这篇新研究表明，远古火山喷发的火山灰沉降很可能就是耶泽洛陨坑附近怪异橄榄石矿床的源头，科学家能够借此拼接出火星早期火山活动和环境变化的时间线。

从轨道拍摄的耶泽洛陨坑附近怪异矿床。新研究显示火山灰沉降可能是这个怪异矿床的源头

克莱默的导师、穆斯塔德实验室负责人杰克·穆斯塔德表示：“弄清这个富含橄榄石的矿床到底是什么将成为‘火星2020’的十大发现之一。在相当长时间内，将有大量研究人员撰写这方面的论文，讨论这个奇异的矿床。”

克莱默表示：“这将是证明早期火星的剧烈火山爆发更为普遍的最具体的证据之一。了解早期火星的剧烈火山活动对揭示火星岩浆的水量平衡、地下水丰度以及大气层的厚度都具有非常重要的意义。”

火星地下可能蕴藏着足够的氧，能够支持生命存在

水蒸汽等气体会溶解在地下岩浆中，当溶解气体的压力超过上方岩石的承受能力，便会发生爆裂性火山喷发，将大量火山灰和岩浆喷涌到半空。科学家认为古代的火星曾出现过这种类型的火山喷发。随着火星走向干涸，爆裂性火山喷发也趋于沉寂，最终让位于更为平和的火山活动，即岩浆慢慢地渗出地表。在火星表面，科学家发现溢流喷发的大量证据，但他们很难借助轨道探测器发现远古火山爆裂性喷发的证据。

尼利槽沟，火星上已知最大的碳酸盐沉积地貌

研究过程中，克莱默等人将目光投向尼利槽沟的一个沉积层。长久以来，这个沉积层便是科学家的一大兴趣所在。该地区的沉积层含有大量橄榄石，而橄榄石普遍存在于行星内部。也就是说，沉积层的源头可能是地下深处。

不过，科学家尚无法确定这些物质如此迁移到地表。一些研究人员认为这是岩浆溢流的另一个证据。其它人则认为这些物质因一颗大型小行星的撞击从地下“逃逸”到地表。尼利槽沟所在的伊西底斯盆地便由小行星撞击形成。

火星侦察轨道器艺术概念图。这颗探测器造价7.2亿美元，2005年8月12日发射，用于从轨道对火星进行勘测

为了进行这项研究，克莱默和布朗大学的同事们使用了美国宇航局火星侦察轨道器获取的高分辨率图像，对尼利槽沟沉积层的地质特征进行详细分析。布朗大学的研究生麦克·布拉姆伯勒、克莱默的导师、布朗大学地球、环境与行星学系教授穆斯塔德参与了这项研究。

克莱默表示：“这项研究采取的方法有别于其他科学家进行的研究。我们将目光投向这个岩床构成的地形的物理形态，即不同层的几何外形、厚度和方位。我们发现爆裂性火山喷发和火山灰沉降合理解释了很多现象，其它所有可能假设都在一定程度上与我们从轨道得出的发现不符。”

火星侦察轨道器获取的火星地表彩色图像，塔尔西斯火山群排成一线，西北部是奥林匹斯山，东部是水手谷

研究发现这个沉积层在火星地表均匀延伸，形成漫长的连续层。这些层均匀地穿过山丘、峡谷、陨坑和其它地貌。克莱默指出这种均匀分布更符合火山灰沉降假设，而不是熔岩流。熔岩流会流入低洼地区，在高原地区只会留下些许痕迹或者没有痕迹。该地区的地层学关系排除了与伊西底斯撞击有关的源头。这个沉积层下方的地貌在伊西底斯撞击后形成，说明沉积层也是后来形成。

研究人员表示火山灰沉降假设也能解释这个沉积层不寻常的矿物信号。橄榄石的出现证明这里曾与水接触并发生大面积蚀变的迹象，其程度上远远超过火星上的其它橄榄石沉积层。如果这一切都是火山灰沉降的话就说得通了，因为火山灰多孔渗水，只需要少量水就会发生蚀变。