研究古老的火星陨石提森特的科学家们说，他们发现了新的证据，证明几亿年前火星上的火山活动很活跃……也许今天依然如此。

这是“火星快车号”拍摄到的奥林匹斯山，它是火星上最高的火山，在火星红色的平原上绵延13.6英里（22千米，72000英尺）。奥林匹斯山的高度是珠穆朗玛峰的2.5倍！图源欧洲航天局/贾斯汀 ▪科瓦特

火星上的火山活动依然很活跃吗？乍一看，似乎不是这样的，因为纵然其沙漠表层散布着无数巨大的火山，但是从未观察到火山喷发的迹象。美国宇航局“洞察号”着陆器的最新发现表明，火星地下至少还有一些残存的地质活动，但是是以火星震的形式存在。现在，一项最新公布的对火星陨石的研究首次提供了科学家们所称的火星岩浆对流（即在火星地表下熔融物质中的电流升降，于几亿年前在火星地幔中发生）的证据。也许在今天，火星地壳下的岩浆仍然在缓慢翻滚。

这项经同行评议的发现发表在了《陨石与行星科学》上。

这一有趣的结果来自于对Tissint火星陨石的一项新研究，该研究由米歇尔·斯塔尔于2020年5月11日在澳洲科学网上发表。火星陨石很可能是通过一次撞击事件从火星上喷射出来的一种岩石‘，它穿过太空，最终降落在地球上。Tissint陨石于2011年7月18日在摩洛哥被发现，起源于火星深处。Tissint陨石已经成为许多研究的对象，但这次，研究人员发现了一些令人惊讶的东西。陨石中含有地壳中常见的岩石矿物——橄榄石晶体。

当对这些晶体进行更细致的研究时，发现它们只能在岩浆流温度变化时形成。

火星内部结构：地核、地幔、地壳和大气。图片来自IPGP/David Ducros/SEIS。

古老火星上岩浆库可能的样貌的示意图。提森特(Tissint)陨石可能诞生于火星地表以下这样的地方。图片来自Mari等人/陨星学和行星科学，2020/ ScienceAlert.

据估计，这些晶体的寿命大约在6.74到5.82亿年，从地质学上来说相当年轻，因此其推论是火星在那时仍然具有活跃的火山活动。格拉斯哥大学的行星地质学家尼古拉·马里(Nicola Mari)告诉天文在线：

以往没有证据表明火星上存在对流，但“火星是否仍然是一颗有活跃火山活动的行星？”的问题之前人们用不同的方法开展过研究。然而，这是第一个采用真正的火星样本，从纯粹化学的角度证明火星内部存在火山活动的研究。

橄榄石晶体会在地下深处的岩浆库中形成。橄榄石在地球的地幔中很常见，甚至在陨石中也是。但是研究者注意到提森特陨石中的橄榄石晶体有些奇怪之处。它们有着间隔不规则的由磷构成的带状区域。所谓溶质截留是一种地球上已知的过程，它是在快速浓缩的过程中，溶质（溶解在溶液中的物质）可能以一种显著区别于平衡热力学所预测的浓度进入到固态阶段。

提森特陨石。图片 来自Alain Herzog/EPFL

马里解释道：

当晶体生长的速度超过了磷可以通过熔解扩散开来的速度时，这件事就发生了，这样磷就必须进入到晶体的结构中，而不是在岩浆液体中“游荡”。在生成我研究的熔岩的岩浆库中，对流非常地活跃，因此橄榄石被从岩浆库的底部（更热）移动到顶部（更凉）的速度非常快，确切地说，这很可能对橄榄石造成了每小时15-30摄氏度[大约27-55华氏度]的冷却速度。

来自论文：

提森特火星陨石是一块不同寻常的贫化橄榄石斑状火星陨石，据报告称，它来自一个深地下岩浆库内部的幔源熔化物。在此，我们提供提森特陨石的橄榄石和辉石的主要元素及微量元素数据报告，并且运用这些数据提供关于提森特岩浆库动力学的新见解。橄榄石中存在的不规则间隔振荡的富磷带状区域，以及表明存在一个闭合的岩浆系统的地球化学证据，意味着橄榄石颗粒曾经历过提森特岩浆库内部存在的活跃的晶体对流造成的溶质截留。为最早结晶的橄榄石核计算出的平衡温度暗示，提森特岩浆源的温度达1680摄氏度（3056华氏度），而在晚亚马逊纪局部的火星地幔温度为1560摄氏度（2840华氏度），后者与地球太古宙的外围地幔温度相一致。

研究者是如何知道陨石来自火星地壳以下深处的呢？较大的橄榄石晶体包含微量的镍和钴。这和此前的证据一起表明了这颗陨石肯定曾经是火星地表以下25到50英里（40到80公里）深处岩石的一部分。

Tissint陨石的2个薄片的假彩色X射线图像。嵌入的橄榄石晶体标记为OI。图片来自Mari等人/Meteoritics & Planetary Science, 2020/Wiley在线图书馆。

有了这些数据，研究者就可以估计这些晶体初形成时火星地幔的温度了。他们得到的是，在火星晚亚马逊纪时期，地幔温度为1560摄氏度（2840华氏度）。这比此前人们的想法要高得多了，几乎和地球40到25亿年前的太古宙时期的1650摄氏度（3002华氏度）一样热了。这从地质学上已经足够接近现在，从而可以暗示火星可能至今仍然有活跃的岩浆对流。马里说：

我确实认为火星如今可能仍然是一颗有着活跃火山活动的行星，这些新的结果指向了这一点。我们可能在接下来的500万年里都不会看到一次火山爆发，但这并不意味着这颗行星就是不活跃的。它可能仅仅意味着火星和地球之间火山爆发的间隔不同，在火星上，我们可能没法每天都看到一次或者多次火山爆发（就像地球一样），但可能每几百万年能看到一次火星火山爆发。

因此火星可能如今——和最近的地质时期一样——仍然具有活跃的火山活动，但是火山爆发被间隔到了很远的将来，据研究者称，要等几百万年的时间。在火星上看到火山爆发将是非常惊人的事，因为这颗行星最大的火山比地球上的还要大。其中最大的一座，奥林匹斯山，比珠穆朗玛峰还要高！

格拉斯哥大学的尼古拉·马里，这一新研究的第一作者。图片源自推特。

2014年，有报道称，Tissint陨石可能含有古代微生物活动的痕迹。瑞士洛桑理工学院地球与行星科学实验室主任Philippe Gillet认为：

坚持确定性是不明智的，尤其是在这样一个敏感的话题上。我完全接受其他研究可能与我们的结论相矛盾的可能性。然而，我们的结论是这样的，它们将重新引发人们对火星上可能存在生物活动的争论--至少在过去是这样。到目前为止，我们认为没有其他理论更有说服力。

虽然对可能的生命痕迹还有待商榷，但Tissint陨石至少表明，火星地质曾经比现在活跃得多。

总之：对一块古老的火星陨石的新研究表明 火星在几亿年前的火山活动比以前认为的要活跃得多，甚至可能至今仍在活跃。

作者：Paul Scott Anderson

FY：Astronomical volunteer team

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