一项新研究显示，杰泽罗陨石坑神秘的"边缘单元"记录了一段远比想象复杂的历史，涉及古湖泊、地下水和在火星地下流动的加热流体。
2023年9月，NASA毅力号抵达火星杰泽罗陨石坑内缘时，科学家原本预期会遇到沉积岩。这片区域被称为"边缘单元"，紧挨着一片古老湖泊的边缘，沙粒可能在那里堆积了数千年。在地球上，由黏土和粉砂等物质形成的沉积岩，保存远古微生物痕迹的能力格外强。科学家还对轨道器从上方探测到的强烈碳酸盐信号感兴趣。在地球上，碳酸盐矿物常出现在浅湖和海洋中，包括那些可能孕育生命的环境。
结果，毅力号遇到的却是火成岩。
火成岩可以由地下深处的岩浆形成，也可以来自地表火山活动。由于岩石中的晶体保存着形成时的环境信息，它们能提供异常详细的地质事件记录。在杰泽罗陨石坑，这些岩石记录下的早期火星水活动丰富程度超出预期。研究人员发现，这些岩石至少与液态水发生过三次独立接触，每一次都以不同方式改变了岩石的化学组成和外观。相关成果发表在《Communications Earth & Environment》期刊上。
激光打出来的化学档案
大部分证据来自SuperCam，这台仪器高高架在毅力号桅杆上。它通过分析火星岩石反射的光来识别矿物。当研究人员锁定一个有价值的目标，SuperCam还能从最远21英尺（6.5米）外发射激光，瞬间把一小块岩石变成等离子体。分析等离子体的光谱，就能确定岩石的化学组成。靠这套方法，毅力号在边缘单元研究了超过185个基岩目标。
"在抵达边缘单元之前，主要假设——来自轨道观测——是从轨道看到的碳酸盐，形成于与杰泽罗陨石坑中那片湖泊的相互作用，"该研究第一作者、印第安纳州西拉法叶普渡大学研究科学家坎迪斯·贝德福德说。"但现在我们知道，这个地方成了各种水系统的十字路口。边缘单元的发现很重要，因为杰泽罗陨石坑位于火星上最大的碳酸盐出露区之一，我们在这里学到的东西，影响远超这个陨石坑。"
从地下岩浆到湖边岩石
毅力号在边缘单元考察了约870英尺（265米）的海拔跨度。在较高处，它遇到含橄榄石的粗粒结晶岩，这些岩石几乎看不到与水接触过的痕迹。橄榄石含镁和铁，研究人员判断，边缘单元的这一部分由地下深处的岩浆体形成。岩浆缓慢冷却，矿物颗粒有足够时间长得相对较大。上覆物质被侵蚀掉之后，这些岩石最终暴露在地表。
往坡下走，越靠近古湖床，岩石的样子越不一样。那里的橄榄石颗粒已经破裂，颗粒之间出现二氧化硅，说明水改造过原始岩石。在寻找远古生命迹象的过程中，碳酸盐和二氧化硅格外受关注。在地球上，水和橄榄石反应会释放氢气，某些微生物可以把氢气当能量来源；这类反应还能产生碳酸盐和二氧化硅，而这两种矿物都有保存微生物痕迹的能力。
三次改写岩石的水事件
研究人员能重建水改造边缘单元的顺序，但还无法确定每次事件发生的具体时间。
第一次事件涉及富含二氧化碳的地下水。这些水与橄榄石反应，在低海拔基岩的裂缝中生成碳酸盐。随着侵蚀逐渐带走周围较软的岩石，较硬的碳酸盐填充裂缝留了下来，形成毅力号今天能观察到的凸起脊线。
第二次水事件可能与曾经填满杰泽罗陨石坑的湖泊有关。"边缘单元的一些岩石还含有二氧化硅，"该研究合著者、夏威夷大学马诺阿分校行星科学家埃莱尼·拉瓦尼斯说。"橄榄石变成碳酸盐的过程中会留下二氧化硅，我们在位于水位线以下的岩石中看到了更多这种二氧化硅。"
热水后来流过岩石
第三次、也是更晚的一次事件，在边缘单元东部一个位置形成了矿物脉。这些矿脉厚约10英寸（25厘米），含有包括硫酸钙和萤石在内的矿物。萤石提供了尤其关键的线索：在地球上，它通常形成于热水在火山岩中循环的时候。它的存在因此暗示，在更早的地下水事件和湖泊相关事件已经改造过岩石之后，加热过的地下水曾流经杰泽罗陨石坑的这一部分。
这些观察合在一起说明，边缘单元在漫长时间里受到多个不同水系统的影响，而不是单一的古湖事件。贝德福德说："如果说与火星车打交道10年让我学到了什么，那就是火星不断给你惊喜。事情很少像轨道数据让我们预期的那样。我希望这项工作能帮助重塑科学家看待杰泽罗陨石坑乃至整个火星水历史的方式。最终，我希望它能帮助行星科学家重建地球以外环境不断变化的气候和宜居性。"
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