火星是目前在其他地方尋找生命證據的最受歡迎的探索目標。然而,人們對其早期歷史知之甚少。我們對火星隕石的研究為這顆紅色星球的早期地表狀況提供了新線索。
與地球一樣,早期的火星也受到了來自太陽系周圍漂浮的大塊岩石和冰的全球轟炸。巨大的撞擊既破壞又為生命創造了有利的環境。因此,為了弄清楚火星上何時可能出現適合生命存在的條件,我們必須追蹤水和撞擊的歷史。
目前,隕石是地球上唯一可用於研究的火星樣本。大多數火星隕石是火成岩。這顆隕石 NWA 7034 則不同,因為它代表了火星表面的罕見樣本。
NWA 7034 隕石重約 320 克,在非洲西北部的沙漠中被發現,並於 2013 年首次報道。獨特的氧同位素特徵揭示了其起源於火星。
NWA 7034 是一種複雜的岩石,由破碎的岩石和稱為“角礫岩”的礦物碎片組成。礦物鋯石的微小顆粒出現在 NWA 7034 中。鋯石是一個“地球計時器”,這意味著它記錄它從岩漿中結晶後經過了多少時間。
鋯石對於研究隕石撞擊非常有用。它保留了衝擊波透過造成的微觀損傷,這些“衝擊顆粒”提供了衝擊的可靠記錄。然而,在之前對 NWA 7034 的研究中沒有發現具有明確衝擊損傷的鋯石。
NWA 7034 類似於地球上一種稱為礫岩的沉積岩。在這樣的岩石中,每種礦物都可以有不同的來源。考慮到這一點,我們開始調查 NWA 7034 中的其他鋯石顆粒,看看我們是否能找到任何記錄影響的證據。
我們確定了 44.5 億年前結晶的鋯石,使其成為已知的火星上最古老的鋯石之一。
我們不知道撞擊的鋯石最初是在哪種岩石中形成的。原始的火成岩主巖在撞擊火星時被撕裂了。鋯石是與隕石基質混合的較大顆粒的破碎碎片。
然而,我們確實知道像這樣的衝擊鋯石是在哪裡製造的。在地球上,只有在撞擊坑中才能發現帶有變形孿晶的衝擊鋯石。此外,它們發生在地球上所有最大的小行星撞擊中。
先前的研究指出,NWA 7034 鋯石中沒有衝擊特徵,表明對火星的災難性影響減少了 44.8 億年。進一步提出,宜居條件在 42 億年前就已經存在。
然而,我們發現的令人震驚的鋯石是在 44.5 億年前結晶的。 在火星停止被轟炸之後至少 3000 萬年才會發生衝擊事件。
儘管確定撞擊的確切年齡很困難,但對 NWA 7034 的地球化學研究表明,它的主要成分在大約 43 億年前就受到了隕石撞擊。 在這種情況下,鋯石可能在 4.3 到 44.5 億年前的這段時間內受到衝擊。
或者,它可能是在最近才形成的,但在 30 億年前影響率下降之前。 陸地形式和含水礦物都主張火星上的早期地表水,可能在 3.9 到 37 億年前。 這可能是何時存在可居住條件的最佳指標。