火星隕石切片受訪者供圖

來源：科技日報

火星探測器登陸火星之前，人們就已經對火星進行了大量研究，有些研究依託的就是火星隕石。國際隕石學會網站隕石數據庫收錄的全球已被命名的隕石有7萬多塊，其中火星隕石276塊。

剛剛過去的7月上演了多國登臺的“探火”大戲。7月20日，阿聯酋的“希望號”火星探測器發射升空；7月23日，我國“天問一號”火星探測器成功發射；7月30日美國“毅力號”火星車也開啓了“奔火”之旅。其實，在此次各國扎堆“探火”之前，乃至於更早的火星探測器“拜訪”火星之前，火星已經向地球派來了它的“使者”——火星隕石。在已被命名的所有火星隕石中，最早的一塊是1815年在法國香檳—阿登地區隕落的名爲“Chassigny”的隕石。

近日，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副研究員胡森及其合作者，還首次在火星隕石中發現柯石英。

火星隕石究竟是如何抵達地球的，它們常在地球何處“棲身”，又是如何幫助人類“解鎖”火星奧祕的？

爲啥火星“使者”蒞臨的幾率這麼小

科技日報記者登錄國際隕石學會網站查詢發現，截至2020年8月2日，該網站隕石數據庫收錄的全球已被命名的隕石有7萬多塊，其中月球隕石415塊、火星隕石276塊。

不過，這些天外來客，“身材”比較袖珍。在該數據庫中，最重的一塊火星隕石爲1962年在尼日利亞的卡齊納州隕落的名爲“Zagami”的隕石，重達18千克；最輕的爲2007年發現於西北非的名爲“NWA 8116”的隕石，重約0.48克。

“總的來說目前地球上發現的火星隕石數量非常少，總重量也僅爲200多千克。”中科院南京紫金山天文臺天體化學和行星科學實驗室主任徐偉彪告訴科技日報記者，一塊火星隕石墜落地球的幾率要比其他小行星隕石墜落地球的幾率更小。

“由於火星的星體較大，所以小的撞擊產生的碎塊飛不出火星的引力場。碎塊的飛行速度必須超過5公里/秒的火星逃逸速度，纔會脫離火星的掌控。”徐偉彪說，不僅如此，火星上還有大氣層，也會攔住一些碎片。那些脫離火星掌控的碎塊在太空飛行幾百萬年後，還要正巧與地球的軌道相交，被地球引力場捕獲，在穿過地球大氣層時倖存下來，才能順利墜落到地面。

如何爲火星隕石“驗明正身”

如何判定一塊隕石是否來自火星呢？

“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。”南京大學地球科學與工程學院教授張愛鋮告訴科技日報記者，將火星隕石切開後，裏面會有玻璃體，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。

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。這也是人類證實的第一塊火星隕石。

“還有一種方式是測量火星隕石的年齡。”徐偉彪說，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爲45億年，月球隕石的年齡約爲三四十億年，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”的爲2億年，較“年長”的爲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。”徐偉彪說。

不過，僅有這個證據還不夠。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。”徐偉彪說。

張愛鋮則表示，天體形成時，距離太陽的遠近會導致天體溫度的不同，從而影響其內部元素的比例。火星隕石多由橄欖石、輝石、長石組成，相較於地球和月球的岩石，其鐵錳比值會比較低。

哪裏是尋找火星隕石的“天堂”

在國際隕石學會網站的隕石數據庫中可以看到，火星隕石基本分佈於沙漠和南極。

“其實火星隕石墜落在哪裏是隨機的，只是沙漠和南極目前發現的火星隕石比較多而已。”張愛鋮表示。

“南極發現的火星隕石比較多，是因爲南極有厚厚的冰蓋，非常冷、幹，隕石墜落下來會被冰雪包埋，可以長期保存。同時，南極冰蓋在流動過程中遇到山脈會停下來，在風的作用下，局部冰層快速消融，隕石就會露出冰面。”張愛鋮說。

有學者研究發現，南極隕石的富集區多沿着東南極冰蓋邊緣分佈，主要有橫斷山脈地區和東南極的東側邊緣。

火星隕石爲何也會在沙漠裏扎堆出現？中國科學院地質與地球物理研究所研究員林楊挺表示，沙漠非常幹，隕石在沙漠裏保存十幾萬年也沒有問題，但沙漠中沒有冰來搬運隕石，所以相對南極來說，隕石不會在沙漠中被集中到某一個地方。

隕石隱藏着火星的哪些祕密

多年來，各國科學家在不斷的交叉驗證中，試圖探尋火星演化及火星生命的線索。

1996年，美國國家航空航天局（NASA）科學家曾報道，他們在一塊南極火星隕石“ALH 84001”中發現了一些類似微生物的結構形態，這可能是火星的生物“化石”，是火星曾經有生命存在的證據。但隨後的研究傾向認爲，這種類似微生物的結構形態是地質作用形成的，其有機質成分是來自地球的污染。

雖然沒有找到生命存在的證據，但火星隕石還記錄了火星的岩漿水和大氣水的信息。

2014年，林楊挺團隊曾發表對火星隕石“GRV 020090”的研究。他們發現火星幔的水含量很低，大概是地幔的十分之一，也就是說火星很乾。同時，有非常多的水逃離了火星。研究認爲，在大概30億年前火星地表有流水。火星逐漸變冷之後，一部分水跑掉了，一部分水變成了地下冰川和凍土。如果兩億年前有岩漿噴發出來，其熱量可以使地下凍土和冰川融化形成水，就可以提供一個有利於生命存在的環境。

“我們希望瞭解火星上發生過什麼大的地質變化；這顆看得見、摸不着的紅色星球是否有生命；它到底是否適合人類居住，希望火星隕石可以帶給我們更多驚喜。”徐偉彪說。