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翻译：姜力萌

校对：肖智颖

美工：葫芦

后台：朱宸宇

原文&参考资料：https://phys.org/news/2023-09-life-mars-planets-ai.html

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0032063319305082

火星上的绝大多数陨石都是辉玻无球粒陨石（Shergottites），但这些岩石的年龄很难确定，并由此产生了一个悖论。

图源：伦敦自然历史博物馆

地球偶尔会被来自火星的小碎片击中。这些火星岩石碎片非常罕见，且能告诉我们很多关于这颗红色星球地质历史的信息。然而，科学家们在研究这些火星陨石时遇到的最大问题之一就是很难确定它们的形成年代：使用不同的技术测定会得出不同的年代（比如有三组人员用不同的方法先后对一个辉玻无球粒陨石Zagami进行年代测定，得出的结果相差一亿年）。这种情况使得研究人员很难确定这些岩石的确切形成地点。

但是，发表在《地球和行星科学通讯》上的一篇新论文解决了这个问题。将火星陨石放入核反应堆中，证实了它们年龄异常年轻。火星上的大多数陨石只有几亿年的历史，很可能来自相对较近的火山活动，如太阳系中最大的火山奥林帕斯山的喷发。

格拉斯哥大学火山学家本·科恩博士（Dr. Ben Cohen）一直在与自然历史博物馆、爱丁堡大学的同事以及美国的研究人员合作，旨在彻底弄清火星陨石究竟有多古老。

本解释说：“我们从某些化学特征得知，这些陨石肯定来自火星。巨大的撞击事件将这些小碎片撞飞并在这颗红色星球上形成了巨大的陨石坑。但火星上有数以万计的撞击坑，因此我们并不知道这些陨石究竟来自火星的哪个地方。要确定陨石来源于具体哪个坑，最好的线索之一就是小碎片样本的年龄。”

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辉玻无球粒陨石的年龄悖论

地球上已确认的陨石有 7 万多块，但其中只有大约 358 块被认为源自火星。撞击事件将火星表面的岩石掀起并抛向太空。这些极其罕见的岩石随后在太阳系中打转、数百万年后坠落到地球上。

“年轻”的辉玻无球粒陨石似乎与火星古老的表面格格不入。

图源：NASA/JPL/康奈尔大学

火星陨石通常分为三大类（辉玻无球粒陨石、辉橄无球粒陨石和纯橄无球粒陨石），第四类是目前 "未分类 "的陨石（国内有说法称其为斜方辉岩质无球粒陨石Orthopyroxenite）。纯橄无球粒陨石（chassignites）是这些岩石中最稀有的，目前只发现了两块。其次是辉橄无球粒陨石（nakhlites），大约形成于 13 亿年前的火星火山喷发期间。最常见的陨石类型是被称为“辉玻无球粒陨石”的陨石。

大约四分之三的火星陨石被归类为辉玻无球粒陨石。它们也被认为是在火星火山沸腾的熔岩中形成的，但这些陨石同时也给研究这颗红色星球的科学家们带来了一些难题。

这是因为火星表面的大部分都异常古老。通过大量的撞击坑，研究人员知道大部分火星表面的年龄在 30 亿年到 40 亿年之间。但是，当科学家对辉玻无球粒陨石进行年龄测定时，他们得到的年龄范围非常大，从 40 亿年到堪堪2 亿年不等。

这就产生了一个问题——如果火星表面平均有数十亿年的历史，那么辉玻无球粒陨石的年龄怎么会只有几亿年呢？这种不匹配现象被称为 "辉玻无球粒陨石年龄悖论"。

本·科恩博士提到：“其中一个想法是，撞击火星的撞击事件可能会‘重置'地质学家用来确定岩石年龄的方法。这个说法被用来解释陨石实际上已有40亿年的历史，而所有较‘年轻’的年龄测定值都是因为岩石被这些撞击的热量和压力完全或部分重置了。”

但是，随着对越来越多的陨石采用不同的技术进行研究测定，所获得的大部分结果都显示陨石很年轻。有证据表明，这些陨石的年龄并非由撞击事件重置所致。显然，事情并不简单。

NEWS TODAY

如何给火星测定年龄

火星陨石的年代测定历来采用一系列方法，它们通常会给出一个年代范围。其中一种是所谓的 "氩-氩 "法。简单来说，这种方法测量同位素钾-40 向氩-40 的衰变速度。钾是一种丰富的元素，因此这种方法用途非常广泛，可以用来测量各种岩石的年龄，从地球上的维苏威火山爆发到太阳系的起源。

这个方法对于在地球上形成的岩石来说非常有用，因为科学家们能够考虑到额外的氩元素进入岩石所造成的污染，以避免对年龄测定造成影响。。但对于在太空中飞驰了数百万年的岩石来说，情况就有点棘手了。

科学家利用火星表面撞击坑的数量来估算岩石的年龄。

图源：NASA/JPL-Caltech/亚利桑那大学

本·科恩博士说：“辉玻无球粒陨石中可能含有五种潜在的氩源。相比之下，地球上的岩石只有三个。火星样本中有两个额外的氩源，这使得舍尔格特陨石的氩-氩系统变得复杂起来。”

本·科恩博士和他的同事利用现代设备和技术重新研究了氩-氩法，对七块火星陨石重新进行了评估。他们将这些陨石的非常小的样品放入专门用于研究的核反应堆中，尽可能精确地测量氩气浓度，并根据测量结果获得它们的年龄。

通过更精确地研究陨石的化学性质，他们能够解释岩石在太空中获得的氩，还能够校正因火星和地球大气的污染而导致的影响。

本·科恩博士解释说："我们一做完这些，就发现氩-氩测出来的年龄变得年轻了，并且与其他方法（如铀-铅）完全吻合。”

卡罗琳·史密斯（Caroline Smith）教授是伦敦自然历史博物馆藏品部主任，也是这篇新论文的合著者之一。她说："利用自然历史博物馆收藏的样本进行这样令人兴奋的科学研究，有助于揭开太阳系行星的历史。这项工作还与我们正在进行的陨石研究计划以及我们利用陨石和火星 2020（毅力号漫游车）、火星科学实验室（好奇号漫游车）和 ExoMars 等太空探索任务持续开展的火星研究相关联。”

虽然这项新的研究意味着各种测定年龄的方法现在都能对上号了，但它仍然留下了 "辉玻无球粒陨石年龄悖论 "的问题。

对此最好的解释是，火星频繁受到的撞击在火星表面形成了一层碎裂的岩石，这层岩石被称为 "残积岩"。随着时间的推移，撞击的次数越来越多，这层岩石也逐渐积累起来，与此同时，新的火山喷发又将更新的岩石带到地表。这意味着每发生一次新的撞击，旧岩石被撞起并喷射到太空的可能性就会降低。

来自本·科恩博士的说法是："样本越老，残积岩越厚；而残积岩越厚，就越难将底层岩石从火星表面炸出来。这就解释了为什么大约四分之三的火星陨石是‘年轻’的辉玻无球粒陨石，而较老类型的火星陨石则相对较少。”

责任编辑：DAIKIN

牧夫新媒体编辑部

『天文湿刻』 牧夫出品

10月29日 4:14的月偏食，图源：牧夫天文

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