浙江
科學家近日在一塊罕見的火星隕石中發現了一種前所未見的火星巖石類型，其中含有一種迄今從未在火星樣本中被正式識別出的礦物——石榴石，這一發現有望揭示火星在四十多億年前的溫度、壓力條件及關鍵地質演化過程。
與經歷了數十億年板塊運動、火山活動和侵蝕作用、不斷被“翻新”的地球不同，火星表面在很大程度上保留了遠古時期的原始地質記錄，這使得每一塊罕見的火星巖石都成為研究這顆行星早期歷史的珍貴檔案。由國際團隊聯合完成的新研究報告了一類此前未知的火星巖石，其中首次明確識別出石榴石礦物，這是科學界在火星樣本中首次發現這類礦物，對理解火星古老地殼的形成與演化具有重要意義。
該研究由加拿大布魯克大學地球科學系助理教授 Tanya Kizovski 領銜，來自英國樸茨茅斯大學、加拿大皇家安大略博物館、意大利的的里雅斯特大學以及英國開放大學的科研人員參與了合作。參與研究的樸茨茅斯大學環境與生命科學學院地球與行星科學教授 James Darling 表示，這一發現“為我們理解火星地質提供了一個十分鮮明的新維度，打開了探索這顆鄰近行星演化歷程的令人振奮的新窗口”。
在地質學中，石榴石不僅是一種常被視為紅色寶石、也是一月生辰石的礦物，更是一種記錄地質環境條件的“信息載體”。石榴石往往在特定的溫度、壓力和化學環境下生成，其內部結構和化學組成可以保存巖石形成時的詳細物理化學條件，因此長期以來被用作重建行星地殼演化和變質作用歷史的重要工具。石榴石在火星樣本中的意外出現，意味著科學家獲得了一種全新的火星地質記錄載體，有望幫助厘清火星早期地殼部分區域的形成過程以及后續經歷的熱變質和構造改造。
這塊含石榴石的火星巖石樣本來自一顆名為 NWA 8171 的火星隕石碎片，目前收藏于皇家安大略博物館（ROM）。在對該碎片礦物和化學組成進行分析時，研究團隊注意到其中一小段區域的成分“有些古怪”，起初他們以為這是一種常見的輝石礦物，但在進一步細致檢查后，情況發生了變化。Kizovski 回憶說，這塊微小樣本的化學特征“看上去非常有意思”，團隊于是借助樸茨茅斯大學電子顯微與微區分析平臺以及 ROM 的激光分析設備，對該區域進行了更高精度的測量。在來自的里雅斯特大學和開放大學科研人員的協助下，團隊最終確認這是一種石榴石，而這種礦物此前從未在任何火星隕石或火星探測樣本中被發現。
根據現有證據，研究團隊認為這塊巖石很可能經歷過類似地球上變質巖形成過程的環境條件。在地球上，石榴石常見于變質巖中，變質作用可以在高溫、高壓或高溫流體作用下，將原有的火成巖或沉積巖轉變為新的巖石類型。在火星上，要形成石榴石這樣的變質礦物，可能需要由大型隕石撞擊火星表面產生的劇烈沖擊和高溫高壓條件，或者由巖漿上侵進入火星地殼時帶來的熱與壓力作用，也不排除這兩種因素共同參與的可能性。不過，Kizovski 亦強調，目前的化學和礦物學證據尚不足以完全判定這塊含石榴石巖石是在火星本地形成，還是由另一顆母體天體上的隕石帶到火星并在那里與火星物質混合，這意味著該巖石存在“非火星”來源的開放可能性。
要最終搞清這塊巖石究竟起源于火星本身，還是來自其他行星或小天體，科學家還需進一步分析其同位素特征。Kizovski 指出，若直接測量這塊含石榴石巖石本身的氧同位素組成，將有助于判斷其是否為典型的火星物質，還是外來隕石撞擊體的碎片。同位素是一類具有相同質子數和電子數、但中子數不同的原子，其比例和指紋往往可以追溯物質的來源與演化歷史。然而，由于這塊樣本可能是目前唯一已知的含石榴石火星巖石，對其進行高精度同位素分析意味著必須破壞其中一部分，這項“破壞性”測試迄今仍被研究團隊刻意避免，以保護這份極為稀有的科研資源。
目前，ROM 館藏負責人 Kim Tait 和研究助理 Jessica Tomacic 正與 Darling 教授繼續對樣本進行深入分析，希望通過更精細的顯微結構、化學成分測量以及與火星軌道器和巡航車遙感數據的比對，進一步厘清該巖石的形成環境和演化路徑。Kizovski 表示，隨著后續工作推進，她相信科學界將能夠更好地理解石榴石在火星上的來源和歷史，以及由此反映出的火星早期地質過程。
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