火星的气体来自哪里？一块特殊的太空岩石提供了线索。

根据对这块古老太空岩石的最新研究表明，这块来自火星的独一无二的陨石具有意想不到的化学性质，可以完善科学家关于类地行星形成方式的模型。

来自这个遥远样本的化学线索暗示，火星和地球——由于它们都是岩石世界和太阳系的邻居，因此经常被视为双胞胎——的诞生方式截然不同：地球形成缓慢，而火星形成速度要快得多。

目前关于岩石行星（如火星或地球）形成的假说认为，行星内部的一些元素应该具有与行星大气相同的化学特性。这是因为，在大约 45 亿年前的太阳系早期，岩石行星被岩浆海洋覆盖。随着行星冷却，熔融的地幔凝固，这一过程可能释放出气体，这些气体形成了大气层。

这些气体并不是普通的化学物质。它们是挥发物，是很容易蒸发的化学元素和化合物。挥发物包括氢、碳、氧和氮，以及惰性气体，它们是不与环境发生反应的惰性元素。在地球上，这些化学物质最终使我们的世界得以发展并维持生命。

为了在火星上寻找这一过程的迹象，苏黎世联邦理工学院地球化学和岩石学研究所的博士后研究员桑德琳·佩隆 (Sandrine Péron) 比较了火星上两种稀有气体氪的来源。一个来源是源自火星内部的陨石。另一个是 NASA 的“好奇号”火星车从火星大气中采集的氪同位素。出乎意料的是，氪的标记并不匹配。这可能会改变火星最初获得挥发性物质和大气的事件顺序。

“这与挥发性物质累积的标准模型有些相反，”佩隆说。她的研究结果发表在周四的《科学》杂志上。“我们的研究表明，情况要复杂一些。”

我们太阳系中的行星是由太阳诞生时的残骸形成的。物质团块在围绕新恒星的旋转气体和尘埃盘（称为太阳星云）中聚结。一些团块通过重力和碰撞积累起来，长大到足以成为行星并形成复杂的地质过程。其他团块仍然很小，并且作为原始的小行星和彗星处于不活跃状态。

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科学家认为，在行星形成的早期阶段，挥发物首先直接从太阳星云进入新世界。后来，随着太阳星云消散，更多的挥发物从球粒陨石的轰击中释放出来。球粒陨石是小块的石质小行星，自太阳系形成之初就保持不变。这些陨石随后融化成岩浆海洋。

如果大气层是由太空岩石产生的，行星科学家会认为行星大气层中的挥发物与球粒陨石中的挥发物相似，而不是太阳星云中的挥发物。然而，佩隆发现火星内部的氪几乎完全是球粒陨石，而大气层则是太阳星云中的氪。

因此，Péron 认为，火星可能在早期就遭到了球粒陨石的轰击，然后在太阳星云还足够多以形成围绕这颗硬化红色星球的大气层时凝固了。她解释说，星云会在太阳形成后约 1000 万年消散，因此火星的吸积过程必须在那之前完成，也许是在最初的 400 万年内。

“看起来火星的大气层是从太阳系形成时弥漫的原始气体中获取的，”卡内基科学研究所研究类地行星形成的博士后研究员马特·克莱门特 (Matt Clement) 表示，他并未参与这项研究。“这与我们的想法基本相符。我们认为火星的形成速度比地球快得多。”

科学家们经常将目光投向火星，希望借此研究早期太阳系，因为人们认为火星形成速度极快。火星的质量只有地球的十分之一，地质活动也远不及地球，这意味着这颗红色星球可能保留了我们这个星球早期的许多条件。

然而，要研究火星的化学成分，科学家要么必须向火星发射“好奇号”这样的机械探测器，要么必须研究火星陨石碎片，这些碎片在太空中飞速移动，最后落到地球表面。这样的陨石只有几百颗。

佩隆研究的这颗陨石非常独特。1815 年，这颗陨石坠入地球大气层，在法国沙西尼上空碎裂成碎片。此后，研究沙西尼陨石碎片的科学家断定，这颗陨石很可能来自火星内部——与所有其他火星陨石不同。

克莱门特说，这项研究凸显了行星形成过程中仍有许多问题有待研究。“我们仍然没有完全了解我们自己的行星和离我们最近的几颗行星上的挥发物来自哪里，”他说。“我们对行星形成过程的深入研究越深入，我们就能更好地测量它们，这个过程似乎就越复杂。”

克莱门特补充道，地球和火星之间的每一个新区别都暗示着其他行星的多样性。“如果在彼此如此接近的地方形成如此不同的行星是如此容易，”他说，那么科学家可能会发现哪些围绕其他恒星运行的奇怪世界呢？