毅力号岩石探测为火星带来 5 个新见解

美国宇航局的“毅力号”火星探测器于近两年前登陆火星，并在其首次穿越火星表面的几次探索中发布了大量宝贵数据、关键观测结果和备受期待的地质发现。

周四发表在《科学》和《科学进展》杂志上的四篇论文报告了火星地质历史的新细节，这些细节来自火星的杰泽罗陨石坑，该陨石坑是古代陨石撞击的地点，探测器着陆的地方位于火星赤道以北。火星曾是大量熔岩流和岩石的家园，如果当时有水存在，这些熔岩流和岩石可能维持了古代生命。

火星 2020 毅力号探测器任务副项目科学家凯瑟琳·斯塔克·摩根 (Kathryn Stack Morgan) 表示，虽然火星的一个地区不一定能反映整个星球的天体生物学，但毅力号的发现提供了证据，将科学家在那里学到的东西与其他地区联系起来。新发现也挑战了人类对宜居环境的了解，因为从火星原始汤中诞生的任何生命都可能与我们熟悉的任何东西完全不同。

以下是毅力号在探索火星古老湖泊的过程中得出的五个确凿结论，详见这些论文。

火星表面散布着各种各样的岩石。

岩石是气候和宜居性的最佳记录者之一，但科学家们并不确定火星上是否有地球上存在的岩石种类。“在着陆之前，人们对陨石坑底部的岩石是否是沉积岩有很多猜测，”论文合著者斯塔克·摩根说。“尽管我们喜欢沉积岩的天体生物学潜力，但我们真的希望找到多样性。”

他们很快就找到了答案：毅力号最令人兴奋的发现之一表明，杰泽罗陨石坑底部有大量火成岩，这些岩石只能通过熔融的液态岩浆冷却和凝固形成。从本质上讲，火山活动在火星的这一部分可能比科学家们之前认为的更重要。

火星冷却得比较慢吗？

一项研究表明，毅力号发现的火成岩是由粗粒橄榄石构成的，橄榄石是一种常见的岩石形成矿物，在地球上也很丰富。橄榄石是从岩浆中结晶出来的第一批矿物之一，但在我们这个星球上，这些颗粒比火星上的粗粒物质更小、更像玻璃。研究人员推测，这一发现可能意味着火星地下深处的冷却速度相当慢。

由于火星车还在火星表面发现了大量橄榄石的证据，因此橄榄石的存在可能表明这种矿物在耶泽罗陨石坑以外的其他地区也同样广泛存在。在这种情况下，研究人员指出，这片富含橄榄石的地面可能是因为火星上的熔岩流比地球上的熔岩流更厚。

火星岩石含有适合生命存在的物质。

尽管 NASA 尚未发现火星上有生命，但研究人员发现的证据表明，在距今约 41 亿至 35 亿年前的诺亚纪晚期，火星可能更适合居住。四项研究中有两项描述了火星上岩浆形成的岩石是如何被水改变的。但为什么水流过岩石是一件大事呢？

在地球上，当水和某些火成岩相互作用时，反应会产生一系列营养物质，包括 H2 或 CH4，它们是生命的潜在能量来源。这创造了一个多样化的生物群落，一个适合微生物生存的乌托邦。由于毅力号的探险，科学家发现陨石坑底部的岩石似乎含有硫酸盐、高氯酸盐和碳酸盐等盐矿物，这表明液态水流过这些岩石。这些岩石还含有简单的有机分子，这可能有助于维持宜居环境。

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尽管他们发现的火成岩是在火山活跃区发现的——人类认为这种环境并不适合生命存在——但研究指出，有证据表明这些岩石在其历史上的多个时期曾经历过水，而且可能曾经拥有支持古代生命的所有成分。“这确实为火星上曾经存在过哪些类型的宜居环境提供了可能性，”斯塔克·摩根说。

欢迎来到地下层。

虽然一些研究人员专注于陨石坑的最上层地壳，但一个团队决定使用一种名为火星地下实验雷达成像仪 (RIMFAX) 的仪器检查火星车下面的地面。他们的论文记录了任务的前八个月，在此期间，RIMFAX 连续拍摄了火星地下的雷达图像。雷达揭示了杰泽罗陨石坑表面下约 50 英尺处的基岩的新特性：陨石坑的内部形态可以归类为岩浆层，由经历大量化学变化的火成岩形成，或沉积层，通常是在地球的水环境中形成的泥土。

其中一项研究称，这些埋藏结构的存在“与长期火成活动的历史以及多次水事件的历史相符”，有效地支持了水曾在火星上自由流动的理论。

火星样本最早将于2030年代初抵达。

毅力号任务最重要的方面之一是其火星样本返回能力。该探测器旨在收集约 35 个岩石和土壤样本，然后运回地球进行详细的实验室分析。这将是一项复杂的多年任务：科学家很可能要到 2030 年代初才能拿到样本。除了让我们能够一窥火星表面的历史之外，一项研究指出，返回的样本还可以让我们了解火星磁场在其演化过程中所起的作用。

在地球上，我们的地质历史是由过去的日期和事件驱动的。但由于科学家对火星的时间表在很大程度上是相对的，只能通过与月球岩石的年龄进行比较来估计，地质学家很难用这种方法来确定火星表面的年代。“我们可以观察火星表面，然后说，好吧，我们认为这个东西比那个东西更古老，”斯塔克·摩根说。“但我们实际上并不知道这些事件发生的时间。”

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但通过分析返回的样本，科学家可以开始确定确切的年龄和日期，并真正彻底改变火星的地质年表，斯塔克·摩根说。但在此之前还有很多工作要做。

“任务的第一年真是令人难以置信，”她说。“这只是整个努力的开始，[我们]希望每个人都能像我们一样对此感到兴奋。”