來自火星的古老鋯石礦物揭示了這顆紅色星球難以捉摸的內部結構

對一顆來自火星的古老隕石的分析表明，在這顆紅色星球的表面可能有豐富的鋯石礦物。

通過確定鋯石的年齡和鉿同位素組成，哥本哈根大學的研究人員表明，這些晶體中的一部分來自火星的內部深處。如果研究人員是正確的，這意味著這些年輕的鋯石包含了火星深處難以接近的內部信息，這為深入了解這顆行星的內部結構提供了線索。

含鈾鋯石是地球大陸地殼的一個豐富成分，它提供了有關大陸的年齡和起源以及大型地質特徵(如山脈和巨大火山)的信息。但與地球不同的是，火星的地殼沒有經過進化，其成分與地球海洋下發現的地殼相似，而在海洋下鋯石非常罕見。因此，鋯石預計不會是火星上常見的礦物。

「當我們在火星隕石中發現這麼多鋯石時，我們非常驚訝和興奮。鋯石是一種非常耐用的晶體，可以測定其年代，並保存有關其起源的信息。能夠接觸到這麼多鋯石，就像是打開了一扇了解這顆行星地質歷史的時間窗，」領導這項研究的環球研究所的馬丁·比扎羅教授說。

研究小組調查了被稱為「黑美」的古火星隕石NWA 7533(圖1)，這顆隕石於2011年在摩洛哥沙漠中被發現。在粉碎了15克的巖石後，他們提取了大約60顆鋯石。通過對鋯石進行年齡測定，他們發現大部分晶體可以追溯到大約45億年前，也就是這顆行星生命開始的時候。但他們也有一個意想不到的發現:一些鋯石的年齡更小，從大約1億5千萬到3億不等。

比扎羅說:「這麼年輕的年齡是一個很大的驚喜。」「黑美人隕石被認為來自火星的南半球，那裡沒有任何年輕的火山地形。這些年輕鋯石的唯一可能來源是位於地球北半球的塔西斯火山省，那裡有最近活躍的大型火山，」Martin Bizzarro補充道。

火星上的塔西斯凸起是一個巨大的火山省，擁有太陽系中最大的火山，高達21公裡。科學家們相信，這個火山省份是在地球表面噴發的深層巖漿活動的表現。地球上的類似是夏威夷的火山島鏈，它也被認為反映了深層的火山活動。但由於板塊構造的原因，太平洋板塊不斷移動，形成了一系列逐漸年輕的火山島，而不是聚集在一個單一的位置。由於火星沒有板塊構造，所以火山都聚集在一個地方，結果形成了巨大的規模。

如果Bizzarro的團隊是正確的，這意味著這些年輕的鋯石可能包含了關於火星深處的信息。這是科學家們第一次通過這些樣本直接進入這顆紅色星球的內部深處，這可能會讓他們發現火星的內部結構和成分。

「擁有火星內部深處的樣本是關鍵。這意味著我們現在可以使用這些鋯石來探測火星上揮發性元素的起源，包括它的水，並看看它與地球和太陽系其他行星的比較，」馬法爾達科斯塔解釋說，他是這項新研究的第一個。

但為了了解火星內部深處的性質，研究人員轉向分析同一顆鋯石中鉿元素的同位素組成。

「因為鉿是鋯石的主要元素組成，它保留了鋯石形成地點的記憶，」Martin Bizzarro說。「我們發現這些年輕鋯石的鉿同位素組成不同於任何已知的火星隕石，這表明這些年輕鋯石來自於我們不知道存在於火星內部的原始儲層，」他補充道。

年輕鋯石的鉿同位素組成類似於太陽系中最原始的物體，即球粒隕石。這些儀式隕石。這些球粒隕石是自形成以來從未被修改過的小行星的樣本。這意味著，火星的深層內部本質上沒有改變，自行星形成以來(圖2)。這種原始儲層的存在是隕石是小行星的樣本，自形成以來從未被改變。這意味著，自火星形成以來，火星的內部深處基本上沒有被改變過(圖2)。這種原始儲層的存在，預計是由於缺少板塊構造。與地球不同的是，火星表面形成的物質通過板塊構造不斷地循環到內部，而火星的深層自地球誕生以來一直沒有改變，因此保存了它最初的成分。

最後，發現火星表面可能存在大量鋯石，可能會指導未來的火星機器人探測，尤其是在將樣本送回地球的框架內。

Martin Bizzarro總結道:「我們的研究表明，獲取鋯石樣本的返回任務對於了解火星的地質歷史具有很高的科學價值。」