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(jìn)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(jìn)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）