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科普:火星陨石又有新发现?

(2021-01-17 15:29:39)

 


一、“奔火”热潮

由于火星的运行等诸多天文因素,只能最迟在2020年发射火星探测器,要不然就要等到2022年中旬才能发射。因此,2020年7月多国陆续发射了火星探测器。

7月20日,阿联酋的“希望号”火星探测器发射升空;7月23日,值得中国人铭记的“天问一号”(中国首颗)火星探测器成功发射;7月30日美国“毅力号”火星车也开启了“奔火”之旅。

在最早火星探测器“拜访”火星之前,火星已经向地球派来了它的“信使”——火星陨石

二、数量稀有

目前,国际陨石学会的国际陨石数据库收录的全球已被国际正式命名的63965个陨石中,火星陨石仅有276个

三、“身材”袖珍

目前发现最重的一块火星陨石为1962年在尼日利亚的卡齐纳州陨落的现国际命名为“Zagami”的陨石,重约18千克;质量最轻的为2007年发现于西北非的命名为:NWA 8116 的陨石,仅重0.48克。

四、如何为火星陨石“验明正身”?

(一)、包裹气体检测

(1)方法:在火星陨石研究早期,测量火星大气的成分是否与火星陨石玻璃体中的气体一致,是确定陨石身份的方法之一。将火星陨石切开后,里面会有玻璃体,这是小行星砸到火星上高温条件下形成的熔融玻璃,其中包裹有火星气体。

(2)案例:美国“海盗号”探测器于1975年发射后,曾测量过火星大气,分析发现其中有二氧化碳、氮气、氖气、氪等气体分子。

科学家又测试了EETA79001陨石玻璃体中的气体,结果发现该陨石释放出来的气体组分与火星大气完全一致,于是证明EETA79001陨石来自于火星。这是人类证实的第一块火星陨石。

(二)、测量陨石的年龄

可以通过测量火星陨石的放射性同位素组成来测定其“年龄”,很多小行星的陨石年龄约为45亿年,月球陨石的年龄约为三四十亿年,而火星体积比较大,2亿年前甚至还有火山活动,火星陨石最“年轻”的为2亿年,较“年长”的为20亿年左右,“如果用放射性同位素衰变测出一块陨石的年龄比较年轻,那么它们就有可能来自火星。

(三)同位素:

科学家在探测火星陨石内部纳米级的化合物以及所含的同位素时,发现其含有氢、氮、氧、硫等元素,这些特定元素的含量,也给火星陨石的鉴定提供了线索,“火星陨石的氧同位素组成与月球、地球都不同,例如火星陨石中的氧17、氧18约比地球多万分之三。

五、火星陨石的柯石英

2020年7月中国科学院地质与地球物理研究所地球与行星物理院重点实验室胡森副研究员及其合作者,对一块编号为NWA 8657的玄武岩质火星陨石开展了研究。首次在火星陨石中发现柯石英,并探讨了火星柯石英的形成机制,制约了撞击事件的峰值温压。

(一)研究:

发现该火星陨石具有大面积的冲击熔融区域(~5 vol%)。综合岩相学、激光拉曼光谱和透射电镜分析结果,他们在冲击熔融区域发现了三种产状的柯石英:(1)产出于二氧化硅玻璃-熔长石集合体中(图1a-图1b),柯石英呈纳米颗粒,与熔长石共生(图2),可能是从二氧化硅-长石熔体中结晶形成;

(2)自形-针状的柯石英(图1b-图1d),保留着典型的斯石英自形特征,可能是斯石英在卸压阶段固-固相变形成;

(3)产出于熔融包裹体或包裹在熔长石中(图1e-图1f),柯石英呈纳米颗粒,与二氧化硅玻璃和石英共生,可能是斯石英或Seifertite退变质形成。此外,在冲击熔融区域,还可见重结晶的长石(图3)。

(二)、结论:

研究表明:

(1)该火星陨石的母岩经历过强烈的冲击变质,其峰值温压分别为~2000和~18-30GPa;

(2)该火星陨石遭受的冲击更强烈,因而发生大面积区域的熔融,在卸压阶段的冷却速度相对较慢,导致在压缩阶段形成的斯石英和(或)Seifertite无法保存而转变成柯石英、石英和二氧化硅玻璃;

(3)火星陨石中退变质形成柯石英的发现,表明其经历了更强烈的冲击变质作用。

注:NWA 8657火星陨石中三种产状的柯石英。(a-b)产状一,柯石英产出于二氧化硅熔长石集合体;(c-d)自形-针状柯石英,产出于熔融囊;(e-f)粒状柯石英,被熔长石包裹,与二氧化硅玻璃和石英共生。Coe.柯石英;Px.辉石;Mask.熔长石;Mes.充填物;Qz.石英;Tr.陨硫铁;SG.二氧化硅玻璃;FIB01.聚焦离子束切片;R+数字.拉曼分析位置

FIB01的HAADF照片(a-b),局部STEM元素分布图(c-g),局部DF-TEM照片(h)和选区衍射(i)。SG.二氧化硅玻璃;Mask.熔长石;Px.辉石;Coe.柯石英;Ves.气孔

NWA 8657火星陨石熔融区重结晶长石的TEM分析结果。(a)HAADF照片和选区衍射;(b-e)STEM元素面分布图。Pl.长石;Px.辉石;MSG.铁镁质硅酸盐玻璃

注:研究成果发表于国际权威期刊GCA

不论是中国火星探测器的成功发射,还是中科院团队的火星陨石的柯石英新发现等等这些是新时代的缩影,这些见证着祖国的日益强大,我们应该为祖国感到骄傲!

我们更应该为中国一代代科研和技术人员们致敬!我们的每一步都是人类历史的一大步!

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