北京
美國航天局的影像資料早已揭示火星表面存在古老河流與湖泊的遺跡，這些濕潤環(huán)境最終被干燥沙丘取代，但科學界至今未能厘清環(huán)境變遷的時間節(jié)點，也不確定哪些條件促成了這場翻轉(zhuǎn)。
如今，“好奇”號火星車收集的數(shù)據(jù)給出了新線索。研究團隊發(fā)現(xiàn)，氧化鐵礦物赤鐵礦內(nèi)部的單個晶體可以作為礦物學標記，用于還原火星古代氣候的真實面貌。這些微晶的形狀與結(jié)構(gòu)反映了它們形成時的溫度和水的存在狀況，相當于遠古環(huán)境寫下的日記。
周四發(fā)表在《科學》雜志上的一篇論文研究了“好奇”號在蓋爾隕石坑不同海拔高度采集的20份樣本。蓋爾隕石坑的巖壁像書頁一樣逐層展示火星的環(huán)境演變，較深的地層記錄著更早的年代。科學家調(diào)取火星車搭載的化學與礦物學儀器的探測數(shù)據(jù)后注意到，赤鐵礦的微晶尺寸隨海拔變化而顯著不同。與此同時，通常與赤鐵礦伴生的針鐵礦在低海拔樣本中徹底消失，卻仍出現(xiàn)在高海拔樣本里。這一差異暗示，蓋爾隕石坑最深處曾存在溫暖的液態(tài)地下水，持續(xù)時間可能長達470萬年，而在此期間，這些長期存在的含水層或許維持著適宜生命棲居的環(huán)境。
“我們發(fā)現(xiàn)，盡管火星氣候整體趨向寒冷，埋藏巖層內(nèi)部卻長期保持著溫暖潮濕的條件。”論文共同第一作者、美國航天局約翰遜航天中心天體材料研究與探索科學部的行星科學家坦尼婭·佩列佳日科表示，“這意味著在巖石深處，只要其他必要因素具備，那些較溫暖的條件本可以讓宜居環(huán)境延續(xù)相當長的時間。”
鐵氧化物被視為指示水活動的礦物指紋，因為它們必須在水參與下才能生成。而這項研究進一步揭示，赤鐵礦的微晶尺寸與結(jié)構(gòu)還能反映溫度驅(qū)動的氣候變化——不同溫度會催生不同形態(tài)的結(jié)晶。科學家們測量發(fā)現(xiàn)，蓋爾隕石坑高海拔區(qū)域的赤鐵礦微晶粒徑不足10納米，而低海拔區(qū)域的晶體普遍更大，最大可達65納米。這一發(fā)現(xiàn)與針鐵礦的分布規(guī)律高度吻合：高海拔樣本中赤鐵礦與針鐵礦共存，低海拔樣本則只有赤鐵礦孤零零現(xiàn)身。
研究團隊據(jù)此推斷，當環(huán)境偏暖且水體酸堿度接近中性或呈弱堿性時，針鐵礦會逐漸轉(zhuǎn)化為赤鐵礦，而同樣的溫暖條件還會促進赤鐵礦微晶的尺寸持續(xù)增大，最終在不同地層留下差異鮮明的礦物印記。
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