它來自何方

編譯 劉聲遠(yuǎn)

運(yùn)用機(jī)器學(xué)習(xí)算法，科學(xué)家探索地球上最古老火星隕石的起源地。

“黑美人”在火星上的出處（示意圖）

“黑美人”隕石

迄今，科學(xué)家已經(jīng)在地球上采集到200多個(gè)火星隕石，其中之一——NWA 7034（俗稱“黑美人”）最特別，因?yàn)樗喾N不同類型的巖石。在地球上發(fā)現(xiàn)的火星隕石中，只有“黑美人”包含角礫巖。

窺視地球

“黑美人”是2011 年在非洲撒哈拉沙漠西部被發(fā)現(xiàn)的，其中最古老的部分形成于45 億年前。500 萬～1000 萬年前，當(dāng)一顆小行星撞擊火星時(shí)，“黑美人”從火星上被撞出，經(jīng)過一段太空之旅最終落到地球上。科學(xué)家2022 年7 月宣布，運(yùn)用一臺(tái)超級(jí)計(jì)算機(jī)和一種機(jī)器學(xué)習(xí)算法，他們確定“黑美人”的起源地是位于火星南半球的辛梅利亞—塞壬高地區(qū)域。對(duì)“黑美人”進(jìn)行的化學(xué)成分檢測(cè)表明，在“黑美人”形成時(shí)期，辛梅利亞—塞壬高地區(qū)域的氣候條件可能與今天的冰島類似，而且當(dāng)時(shí)火星上有與地球類似的火山活動(dòng)。

科學(xué)家認(rèn)為，探索“黑美人”有助于比較地球和火星的形成歷史，這是因?yàn)椤昂诿廊恕庇涗浟嘶鹦茄莼瘹v史的第一階段，這也是包括地球在內(nèi)的所有類地行星演化歷史的第一階段。在板塊運(yùn)動(dòng)等因素的影響下，地球逐漸失去了古老的表面特征。而通過觀測(cè)在火星表面的古老地貌和探索來到地球上的火星隕石的組成，科學(xué)家能夠類推古老地球的表面情況。事實(shí)上，這是“窺探”古老地球的一種難得的途徑。

多次撞擊

為查明“黑美人”究竟來自火星上的哪一個(gè)隕擊坑，科學(xué)家采用機(jī)器學(xué)習(xí)算法，在24 小時(shí)內(nèi)分析了9000萬個(gè)火星隕擊坑，發(fā)現(xiàn)有多次撞擊事件促進(jìn)了“黑美人”的形成。

火星車在火星表面發(fā)現(xiàn)的隕石

首先，“黑美人”的最古老碎片于15 億年前從火星上的庫熱特隕擊坑起飛。隨后，這些碎片回落到火星表面，一直待到了500 萬~1000 萬年前。當(dāng)時(shí)，一顆小行星撞擊火星，導(dǎo)致卡拉薩隕擊坑形成，也導(dǎo)致“黑美人”從這個(gè)隕擊坑中被撞出，飛向地球。另有一項(xiàng)新研究發(fā)現(xiàn)，“黑美人”中所含鋯石晶體的受沖擊情況表明“黑美人”不止經(jīng)受過一次撞擊。

不過，這次撞擊的地點(diǎn)迄今未明?？茖W(xué)家用澳大利亞西部城市卡拉薩之名來命名“黑美人”在火星表面被撞出之地，這是因?yàn)榈厍蛏献罟爬系囊恍r石就發(fā)現(xiàn)于該市的巖層中。

未解之謎

總之，這些新研究證明“黑美人”首次被拋射出的區(qū)域是原始火星地殼的殘留部分。科學(xué)家希望通過新算法確定地球上其他火星隕石的具體發(fā)源地，由此進(jìn)一步探明火星的地質(zhì)歷史，回答一個(gè)耐人尋味的問題：為什么初始狀況與地球相近的火星今天卻又干又冷，與地球這樣的生命之星完全不能同日而語？另外，科學(xué)家也猜想：既然當(dāng)初的火星并非又干又冷，而且有地球那樣的火山活動(dòng)，氣候狀況與地球也有可比性，那么曾經(jīng)的火星是否有過生命存在？要想知道這些問題的答案，還需要很多的探索。

“黑美人”之旅（示意圖）

地球上的火星隕石

20世紀(jì)80年代初，科學(xué)家已經(jīng)意識(shí)到，在地球上發(fā)現(xiàn)的輝玻無球粒隕石、輝橄無球粒隕石和純橄無球粒隕石（合稱SNC隕石）與其他大多數(shù)類型的隕石明顯不同：SNC 隕石的形成年代更近，氧同位素組成不同，還含有水風(fēng)化產(chǎn)物。1976 年，“海盜號(hào)”火星登陸器檢測(cè)了火星表面巖石的化學(xué)組成。科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，SNC 隕石的化學(xué)組成與火星表面巖石有諸多相似點(diǎn)。于是，多位科學(xué)家提出猜想：SNC 隕石源自一個(gè)較大的天體，很可能就是火星。

1983 年，科學(xué)家公布了一個(gè)研究結(jié)果：在輝熔長石無球粒隕石中包含的多種氣體與“海盜號(hào)”檢測(cè)的火星大氣成分相同或相近，而且輝熔長石無球粒隕石有明顯的撞擊成因。于是，這個(gè)發(fā)現(xiàn)為SNC 隕石源自火星這一猜想提供了直接證據(jù)。

2000 年，一項(xiàng)薈萃研究得出結(jié)論：SNC隕石（當(dāng)時(shí)一共發(fā)現(xiàn)了14 塊）源自火星。不過，地球上還有一些隕石不屬于SNC隕石，但它們也是火星隕石。到2020 年9 月，在地球上歸類的火星隕石一共有277 塊，占已歸類隕石總量（7.2萬塊）不到半個(gè)百分點(diǎn)。迄今發(fā)現(xiàn)的最大、最完整的火星隕石是2021年初在馬里被發(fā)現(xiàn)的，其重量為14.5千克。

竟然會(huì)有火星“客人”來到地球，真是神奇（想象圖）