火星火山活动历史与远古生命线索

德州农工大学文理学院研究地球生物学和沉积地质学的研究科学家迈克尔·泰斯博士（Dr. Michael Tice）是探索火星表面的国际团队的一员。他与合著者在《科学进展》杂志上发表了他们的发现。

泰斯表示：“通过分析这些多样的火山岩，我们获得了关于塑造火星该区域过程的宝贵见解。这加深了我们对火星地质历史及其潜在宜居性的理解。”

凭借无与伦比的技术解锁火星奥秘

作为“火星2020”任务的一部分，NASA最先进的机器人探测器“毅力号”于2021年2月18日登陆杰泽罗陨石坑，旨在寻找这颗红色星球上古代微生物生命的迹象。该漫游车正在采集火星岩石和风化层（破碎的岩石和土壤）的岩芯样本，以便未来可能在地球上进行分析。

与此同时，像泰斯这样的科学家正在利用漫游车的高科技工具分析火星岩石，以确定其化学成分并探测可能指示过去生命存在的化合物。漫游车还配备了高分辨率相机系统，可提供岩石纹理和结构的详细图像。但泰斯表示，与NASA以往的漫游车相比，这项技术如此先进，以至于他们正在以前所未有的水平收集新信息。

泰斯说：“我们不仅仅是在看图片——我们正在获取详细的化学数据、矿物成分甚至微观纹理。这就像在另一个星球上拥有一个移动实验室。”

泰斯及其合著者分析了陨石坑内的岩层，以更好地理解火星的火山和水文历史。该团队使用行星X射线岩性化学仪（PIXL）——一种先进的光谱仪——分析了杰泽罗陨石坑内关键地质区域Máaz组岩石的化学成分和结构。PIXL的高分辨率X射线能力为研究岩石中的元素提供了前所未有的细节。

泰斯强调了这项技术在革新火星探索中的重要性。他说：“每一辆登陆火星的漫游车都是技术奇迹，但这是我们首次能够使用X射线荧光以如此高的分辨率分析岩石。它彻底改变了我们思考火星岩石历史的方式。”

岩石揭示的奥秘

团队的分析揭示了两种截然不同的火山岩类型。第一种类型呈深色调，富含铁和镁，含有辉石和斜长石等共生矿物，并存在蚀变橄榄石的证据。第二种类型为浅色调岩石，归类为粗面安山岩，在富含钾的基质中包含斜长石晶体。这些发现表明了一个复杂的火山历史，涉及多种不同成分的熔岩流。

为了确定这些岩石的形成过程，研究人员进行了热力学建模——一种模拟矿物凝固条件的方法。他们的结果表明，独特的成分源于高度分离结晶作用，即随着熔融岩石冷却，不同矿物从中分离出来的过程。他们还发现了熔岩可能与火星地壳富含铁的物质混合的迹象，这进一步改变了岩石的成分。

泰斯说：“我们在此看到的过程——分离结晶和地壳同化——发生在地球上的活跃火山系统中。这表明火星的这一区域可能曾经历过长时间的火山活动，进而可能为生命所需的不同化合物提供了持续来源。”

这一发现对于理解火星的潜在宜居性至关重要。如果火星曾拥有长期活跃的火山系统，那么在火星早期历史的大部分时间里，它也可能维持了适宜生命存在的条件。

泰斯说：“我们精心选择了这些岩石，因为它们蕴含火星过去环境的线索。当我们把它们带回地球并用实验室仪器分析时，我们将能就其历史和潜在的生物特征提出更为详细的问题。”

由NASA和欧洲航天局合作开展的“火星样本返回”任务，旨在未来十年内将这些样本带回地球。一旦抵达地球，科学家将能使用更先进的实验室技术对其进行更详细的分析。

泰斯表示，鉴于“毅力号”所携技术的惊人水平，更多发现就在前方。“一些最激动人心的工作仍在等待着我们。这项研究仅仅是个开始。我们正在看到从未预料到的事物，我认为在未来几年，我们将能以从未想象过的方式深化对火星地质历史的理解。”