科普:火星隕石又有新發現?

2020-12-06 星石空間站

收藏隕石，先要學習科學的隕石知識！

歡迎各位朋友們來到 星石空間站，本次星際知識之旅將為您簡單介紹一種極為稀有的隕石——火星隕石！

一、「奔火」熱潮

由於火星的運行等諸多天文因素，只能最遲在2020年發射火星探測器，要不然就要等到2022年中旬才能發射。因此，2020年7月多國陸續發射了火星探測器。

7月20日，阿聯的「希望號」火星探測器發射升空；7月23日，值得中國人銘記的「天問一號」（中國首顆）火星探測器成功發射；7月30日美國「毅力號」火星車也開啟了「奔火」之旅。

「天問一號」發射現場

在最早火星探測器「拜訪」火星之前，火星已經向地球派來了它的「信使」——火星隕石。

二、數量稀有

目前，國際隕石學會的國際隕石資料庫收錄的全球已被國際正式命名的63965個隕石中，火星隕石僅有276個。

國際隕石資料庫

三、「身材」袖珍

目前發現最重的一塊火星隕石為1962年在奈及利亞的卡齊納州隕落的現國際命名為「Zagami」的隕石，重約18千克；質量最輕的為2007年發現於西北非的命名為：NWA 8116 的隕石，僅重0.48克。

Zagami 切片（國際隕石資料庫）

四、如何為火星隕石「驗明正身」？

（一）、包裹氣體檢測

（1）方法：在火星隕石研究早期，測量火星大氣的成分是否與火星隕石玻璃體中的氣體一致，是確定隕石身份的方法之一。將火星隕石切開後，裡面會有玻璃體，這是小行星砸到火星上高溫條件下形成的熔融玻璃，其中包裹有火星氣體。

（2）案例：美國「海盜號」探測器於1975年發射後，曾測量過火星大氣，分析發現其中有二氧化碳、氮氣、氖氣、氪等氣體分子。

科學家又測試了EETA79001隕石玻璃體中的氣體，結果發現該隕石釋放出來的氣體組分與火星大氣完全一致，於是證明EETA79001隕石來自於火星。這是人類證實的第一塊火星隕石。

NWA8116介紹（國際隕石資料庫）

（二）、測量隕石的年齡

可以通過測量火星隕石的放射性同位素組成來測定其「年齡」，很多小行星的隕石年齡約為45億年，月球隕石的年齡約為三四十億年，而火星體積比較大，2億年前甚至還有火山活動，火星隕石最「年輕」的為2億年，較「年長」的為20億年左右，「如果用放射性同位素衰變測出一塊隕石的年齡比較年輕，那麼它們就有可能來自火星。

（三）同位素：

科學家在探測火星隕石內部納米級的化合物以及所含的同位素時，發現其含有氫、氮、氧、硫等元素，這些特定元素的含量，也給火星隕石的鑑定提供了線索，「火星隕石的氧同位素組成與月球、地球都不同，例如火星隕石中的氧17、氧18約比地球多萬分之三。

NWA8657 （國際隕石資料庫）

五、火星隕石的柯石英

2020年7月中國科學院地質與地球物理研究所地球與行星物理院重點實驗室胡森副研究員及其合作者，對一塊編號為NWA 8657的玄武巖質火星隕石開展了研究。首次在火星隕石中發現柯石英，並探討了火星柯石英的形成機制，制約了撞擊事件的峰值溫壓。

（一）研究：

發現該火星隕石具有大面積的衝擊熔融區域（～5 vol%）。綜合巖相學、雷射拉曼光譜和透射電鏡分析結果，他們在衝擊熔融區域發現了三種產狀的柯石英：（1）產出於二氧化矽玻璃-熔長石集合體中（圖1a-圖1b），柯石英呈納米顆粒，與熔長石共生（圖2），可能是從二氧化矽-長石熔體中結晶形成；

（2）自形-針狀的柯石英（圖1b-圖1d），保留著典型的斯石英自形特徵，可能是斯石英在卸壓階段固-固相變形成；

（3）產出於熔融包裹體或包裹在熔長石中（圖1e-圖1f），柯石英呈納米顆粒，與二氧化矽玻璃和石英共生，可能是斯石英或Seifertite退變質形成。此外，在衝擊熔融區域，還可見重結晶的長石（圖3）。

（二）、結論：

研究表明：

（1）該火星隕石的母巖經歷過強烈的衝擊變質，其峰值溫壓分別為～2000℃和～18-30GPa；

（2）該火星隕石遭受的衝擊更強烈，因而發生大面積區域的熔融，在卸壓階段的冷卻速度相對較慢，導致在壓縮階段形成的斯石英和（或）Seifertite無法保存而轉變成柯石英、石英和二氧化矽玻璃；

（3）火星隕石中退變質形成柯石英的發現，表明其經歷了更強烈的衝擊變質作用。

註：NWA 8657火星隕石中三種產狀的柯石英。（a-b）產狀一，柯石英產出於二氧化矽熔長石集合體；（c-d）自形-針狀柯石英，產出於熔融囊；（e-f）粒狀柯石英，被熔長石包裹，與二氧化矽玻璃和石英共生。Coe.柯石英；Px.輝石；Mask.熔長石；Mes.充填物；Qz.石英；Tr.隕硫鐵；SG.二氧化矽玻璃；FIB01.聚焦離子束切片；R+數字.拉曼分析位置

FIB01的HAADF照片（a-b），局部STEM元素分布圖（c-g），局部DF-TEM照片（h）和選區衍射（i）。SG.二氧化矽玻璃；Mask.熔長石；Px.輝石；Coe.柯石英；Ves.氣孔

NWA 8657火星隕石熔融區重結晶長石的TEM分析結果。（a）HAADF照片和選區衍射；（b-e）STEM元素麵分布圖。Pl.長石；Px.輝石；MSG.鐵鎂質矽酸鹽玻璃

註：研究成果發表於國際權威期刊GCA

不論是中國火星探測器的成功發射，還是中科院團隊的火星隕石的柯石英新發現等等這些是新時代的縮影，這些見證著祖國的日益強大，我們應該為祖國感到驕傲！

我們更應該為中國一代代科研和技術人員們致敬！我們的每一步都是人類歷史的一大步！

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