科學家發現火星地表深處可能有兩種不同的古代水庫

行星科學家發現,火星表面下至少可以保存兩種不同的古代水庫,具有不同的化學特徵。這發現表明,火星與地球不同,它可能沒有一個環繞整個星球的地下岩漿海洋。

從火星地殼破裂的隕石有時候會旅行到地球。 研究員使用最先進的技術仔細研究了兩顆隕石,1984年在南極洲發現的Allan Hills 84001隕石和2011年在撒哈拉沙漠中發現的Northwest Africa 7034隕石。

團隊研究了在火星岩石中氫的同位素。 氘也稱為重氫,具有一個質子和一個中子。 氕也稱為輕氫只有一個質子,沒有中子。由於氫是水的成分之一,因此鎖定在岩石中的這兩種同位素的比率可以幫助我們了解它們的水歷史,就像水的化石一樣,可以分析它的印痕,了解它所經歷的化學過程及起源。

在地球上,氕是主要的氫同位素, 這在大氣層(儘管那裡沒有太多氫)裡、岩石中的水氫和海洋中的水都是如此。在火星上,氘是大氣中主要的氫同位素,可能是因為太陽輻射剝奪了氕,但是科學家測試的岩石中,同位素比率已從類地球變化為類火星。

根據先前進行的放射性衰變測年技術,Allan Hills 84001隕石在大約39億年前與火星地殼中的流體相互作用。 類似的分析確定,Northwest Africa 7034隕石與15億年前的流體相互作用。

當研究團隊進行同位素分析時,他們發現這兩個樣本的同位素比例相似,處於地球水的比例與火星大氣的比例之間。 更奇特的是,這個比例與火星上好奇號號所分析的年輕岩石相似。這表明該水的化學成分在大約39億年中一直保持不變,這是完全出乎意料的結果

不過,當研究小組將他們的結果與先前對火星地幔中地殼下方隕石中氫同位素的研究進行比較時,他們做出了一些令人驚訝的發現。 地幔隕石可分為兩組稱為輝麥長無球粒隕石 (shergottite)的火成岩。富含的輝麥長無球粒隕石具有更多的氘,耗盡的輝麥長無球粒隕石具有較少的氘。 將它們的兩個比率平均,就可以得出Allan Hills 84001隕石和Northwest Africa 7034隕石的地殼比率。

那兩種不同的化學特徵顯示火星地幔中有兩種不同、未混合的水庫。 這可能表示,與地球不同,火星地幔下方的全球液體岩漿海洋並未使上方的地層均質化。

美國亞利桑那大學的行星科學家Jessica Barnes表示:「火星內部這兩種不同的水源可能在告訴我們有關可聚結到內部岩石行星中的各種物體的一些信息。這對於理解火星過去的可居住性和天體生物學也很重要。」

參考資料: Nature Geoscience

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