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莫哈韦环形山:火星陨石的来源?
时间: 2014/3/22 10:53:43 来自: 阅读: 2175   评论: 0

[ 录入者:Melipal | 时间:2014-03-20 21:17:46 | 作者:Melipal 译 | 来源:Sky & Telescope | 浏览:98次 ]

作者:Kelly Beatty

原文来自:SkyandTelescope.com

Posted: 2014. 3. 11

编译:Melipal

辉熔长石无球粒火星陨石从何而来?一个欧洲研究小组认为,它们来自一个面貌新鲜的环形山,它直径58公里,在不到5百万年前埋嵌到了一片古老的平原上。

想象以下走进一间满是地质学家的房间,将一个装满岩石的箱子摔到桌子上,要他们弄清这些样本是从地球的何处采集而来的。

这就是研究火星陨石的学者所面临的挑战。现在火星陨石的总数大约是150块,分别来自地球上69次不同的陨石下落事件。它们的成分都是火成岩,分属辉熔长石无球粒陨石、透辉橄无球粒陨石以及纯橄无球粒陨石,这些名称以每类陨石的原型命名。(只有一个例外,也就是名为ALH 84001的古老岩石,在过去的很多年里吸引了大量的关注。)

在加州莫哈韦(Mojave)沙漠发现的洛杉矶陨石是一块辉熔长石无球粒火星陨石。图中的方块边长1厘米。(图片版权:2000 Ron Baalke)

岩石本身很古老。然而根据抵达地球前在宇宙线中暴露的时间,它们是在地质学上相对较近的时期从火星地表扬起的。对于透辉橄无球粒陨石以及纯橄无球粒陨石而言,扬起时间是大约1100万年前;而辉熔长石无球粒陨石只是在100到500万年前。

那么它们是来自何方的?这个问题已经纠缠了行星地质学家数十年了。不过最近他们有了尝试辨别陨石行星际来源的强有力的新工具,也就是3架环绕火星运行、满载仪器的轨道探测器。过去已经一些研究者提议,面貌新鲜的火星是可能的来源。

现在由奥斯陆大学的斯蒂芬妮·沃纳(Stephanie Werner)提出了辉熔长石无球粒陨石一个可能的起源。研究者在3月6日的《科学》杂志上指出,这座环形山被宽阔的富尘抛射物台口包围着,其上环形山数量甚少。这一点连带其他证据表明,莫哈韦环形山是在过去500万年内形成的。另外欧洲空间局的火星快车探测器获取的光谱表明,在环形山内有富含辉石以及橄榄石的斑块,这两种成分是普遍存在于辉熔长石无球粒陨石中的。

莫哈韦环形山直径36英里(58公里),是座落在火星古老的赞西(Xanthe )台地上的一座面貌新鲜的环形山。(图片提供:NASA / JPL / Arizona State Univ.)

不过莫哈韦环形山作为陨石源并非铁板钉钉的结论。首先,这是一场大型撞击事件,环形山直径34英里(55公里,译注:跟图注对不上,也许是不同的测量标准导致不同的数据?)。沃纳及其小组承认,这样尺度的环形山在火星上每3500万到5000万年才会形成一座,因此在地质学上相对近的时间段内发生这样一场大型撞击在统计学上是不太可能的。

而且环形山的边缘以及沉积物上切过了多重彼此交织的河床,河床末端有着宽阔的扇形沉积物,这与加州以及美国西南部莫哈韦沙漠中的地貌非常类似。地质学家认为,这样的侵蚀过程是在火星历史极早期发生的,而在过去的500万年里不曾出现过。更且环形山的边缘存在不同阶段的径流迹象,这显然不是一气形成的。

莫哈韦环形山内缘的一小部分,图中对应宽度约为半英里(800米),可见密集的水成峡谷以及沉积物。NASA火星勘察轨道器的HiRISE照相机在2006年11月拍下了这张照片。(图片提供:NASA / JPL / Univ. of Arizona)

不过沃纳并不怕这一点。她解释说:“哪怕这只是在过去500万年内发生的,都可以存在多个阶段。这样的环形山中的热液系统可以轻易存在数百年,另外季节变化也可以造就多阶段的过程。”

另一个问题是,莫哈韦环形山嵌在火星最古老的岩石地带之一——至少有41亿年历史的赞西台地。而且莫哈韦环形山位于两大巨型水体——西穆德(Simud)谷以及提尔(Tiu)谷的汇合处。不过大多数研究者认为,辉熔长石无球粒陨石的岩石来源在过去1.5到6亿年间已经固化,透辉橄无球粒陨石以及纯橄无球粒陨石的固化时间也没有长太多,可能是在13亿年前。亚利桑那大学的阿尔弗雷德·麦克尤恩(Alfred McEwen)评论说:“人们曾一致认为,辉熔长石无球粒陨石较年轻,现在也是这样认为的。”

并不让人惊讶的是,先前对火星陨石来源的搜索并没有选定莫哈韦环形山,而是将精力集中在了年轻得多的平原上的其他环形山。麦克尤恩说:“火星上有大量其他的年轻环形山可能向地球抛射了年龄不一的岩石。辉熔长石无球粒陨石的暴露时间长短不一,因此它们来源于多次撞击事件。认为它们必然起源于莫哈韦环形山的说法是不太靠得住的。”

 



斜视火星莫哈韦环形山的边缘。(图片提供:NASA / JPL / Univ. of Arizona)

然而沃纳及其同事认为可以断言辉熔长石无球粒陨石确实是起源于古老的赞西台地的。他们指出,用于确定远古岩石年龄的同位素“时钟”在富含铁的磁黄铁矿中含量较高,而这种矿物在地面升温(也就是说在附近发生撞击的时候)后易发生变更。而他们还补充道,流经此区域的水流也可能会改变岩石看上去的年龄。

在这部科学侦探小说中,在我们向最有可能的起源地发射火星车或从已知的地点采集火星样本之前,我们可能永远也不会知道谁是“罪魁祸首”。在那之前,搜索会继续。

 

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