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火星隕石

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自從“好奇號”登上火星之後，人類對火星的探索進入了一個新的里程，而在火星隕石中發現構成生命的有機碳，似乎更加印證了火星是存在生命的。火星隕石（SNCO）屬於分異的無球粒隕石，包括4種主要岩石類型：輝玻無球粒隕石Shergottites，輝橄無球粒隕石Nakhlites，純橄無球粒隕石Chassignite和斜方輝巖質無球粒隕石Orthopyroxenite。
中文名
火星隕石
構    成
大量碳鏈和氫鏈的分子
意    義
為火星生命研究提供依據
來    源
受小行星撞擊落到地面形成

目錄

  1. 1 基本信息
  2. 2 來源
  3. 3 價值
  4. 4 研究
  5. 5 樣本

火星隕石基本信息

火星隕石 火星隕石
自從“好奇號”登上火星之後，人類對火星的探索進入了一個新的里程，而在火星隕石中發現構成生命的有機碳，似乎更加印證了火星是存在生命的。但這些隕石，也可能是火星化學反應所致，所以還需要進一步確認。
包含大量碳鏈和氫鏈的分子是地球生命的構成元素，也是火星任務的主要目標之一，這對於理解生命是否存在於火星至關重要。
碳鏈和氫鏈的分子是地球生命的構成元素，這些分子曾發現於來自火星的隕石中，但是科學家對這些火星隕石的來源持不同觀點。卡內基學會的安德魯-斯蒂爾負責這項最新研究，明確證據表明這些碳分子起源於火星，雖然並未發現這些碳分子具有生物特徵。
該發現可以幫助研究人員進一步洞悉火星上出現的化學反應，並有助於解釋遠古或者現代火星生命存在的證據。這項研究報告發表在2013年5月24日出版的《科學快報》上。
科學家們鮮有共識大型碳分子起源於現已探測到的火星隕石，碳分子起源的理論包括來自地球或者其它隕石的污染物，它們可能是火星化學反應的結果，或者是遠古火星生物體殘骸。斯蒂爾帶領的研究小組檢測了11號火星隕石樣本，該隕石跨越火星42億年曆史。他們發現大型碳分子存在於晶體礦物質微粒中。
使用一系列複雜的研究技術，研究小組顯示至少一些較大碳分子存在於隕石之中，並不是來自地球的污染物質。之後研究小組觀測研究隕石中與其它礦物質有關的碳分子，從而洞悉這些碳分子樣本在抵達地球之前曾經歷過何種化學反應。包含碳化合物的晶粒提供了碳分子如何形成的一個研究窗口，他們發現這些碳分子是在火星火山活動中形成的，並顯示火星在其歷史中多數時期存在着有機化學反應。斯蒂爾説：“這些發現顯示貫穿火星曆史時期碳分子存儲量持續減少，這類似於地球遠古時期。理解火星非生物、含碳大分子結構對於未來探測火星上是否存在生命至關重要。” [1] 

火星隕石來源

火星隕石中發現的碳酸鹽小球 火星隕石中發現的碳酸鹽小球
火星受到小行星的巨大撞擊後，岩石碎塊逃逸火星引力，其中一部分進入了地球的引力範圍，最後隕落到地面成為火星隕石。迄今為止發現的火星隕石共15個，其中5個為降落型，6個發現於南極，4個發現於荒漠。火星隕石都是非球粒隕石，岩石類型包括：輝玻巖輝橄巖純橄巖斜方輝巖，超鎂鐵火成玄五巖，它們都是火星地質年代，約十幾億年前的火山活動與小行星的撞擊，產生的關聯，從火星地質算是亞馬遜記近代隕相活動。與1865年隕落到印度的休格地火星隕石是同一火星地質記年代，多為火成撞擊玄武岩橄欖石斑晶相態。
火星隕石“艾倫—希爾斯84001”在美國宇航局科學家利用高分辨率電子顯微鏡對做出的最新分析顯示，這塊隕石晶體結構中的大約25%確實是由細菌形成的。這一最新結論提供了迄今為止火星曾存在生命的最有力證據。“來自火星的生命痕跡”又一次引起了全世界的關注。
熱分解假説不能解釋“艾倫—希爾斯84001”隕石中大部分磁鐵礦晶體的成因，加熱隕石成分的方法不能生成微磁鐵晶體。科學家們解釋説，純菱鐵礦加熱後可以轉化為純磁鐵礦，而“艾倫—希爾斯84001”隕石成分中含有碳酸鹽嵌入式純磁鐵礦，卻沒有純菱鐵礦的存在，而且從來沒有。 [2] 

火星隕石價值

香港正大國際藝術表示，隕石的價值由多個因素影響，包括隕石大小、罕見程度、來源地和構成。古特海因茨説，那些找到隕石的人應該找一位專家評估隕石。他們如果要出售隕石，必須得到一份證明隕石真實性的證書。古特海因茨説，大多數情況下，“億貝”網站是個出售隕石的好地方。不過，如果你有一塊大隕石，應該去一家拍賣行。拍賣行需要知道隕石來源地，會要求對隕石獨立分析。帕爾馬告訴俄新社記者：“最普通的一種為隕鐵石，一小塊隕鐵石可能賣到20美元。”他説，可以通過隕石構成推斷它的來源地。因此，如果一塊隕石的構成物質經過推斷來自火星，這塊隕石的價值會飛漲，最高可以賣到每克670美元。俄新社報道，一塊名為達爾·加尼1058的月球岩石在美國一場拍賣會上以33萬美元價格售出。達爾·加尼1058重1.9公斤，於1998年在利比亞被人發現，是有記錄以來隕石交易的“標王”。一塊據信來自火星和木星之間小行星帶的隕石2006年在競拍網站“億貝”(eBay)上以9.3萬美元價格售出。這塊隕石重161公斤，在阿根廷發現。由於隕石的價格有利可圖，全球隕石交易的黑市“生意興隆”。古特海因茨1998年作為國家航空航天局專家參與一個代號為“月蝕”的行動，旨在抓捕出售假月岩的人。他在行動中發現一個人有真月岩並開價500萬美元。經調查，“阿波羅17號”在月球採集到這塊月岩，由美國前總統理查德·尼克松贈與洪都拉斯政府。這塊月岩最終回到洪都拉斯政府手中。
在2022年2月9日至23日舉行的隕石及相關物品線上拍賣會上，一塊來自火星的隕石預估價最高，達到80萬美元（約500萬元）。這塊隕石被命名為“NWA 12690”，重9.085千克，是火星遭小行星撞擊後從火星表面脱落、最終落到地球的物質。 [5] 

火星隕石研究

自1962年以來，蘇聯、美國、日本、俄羅斯（和前蘇聯）和歐洲共發起30多次火星探測計劃。美國航天航空管理局（NASA）計劃於2008年發射火星取樣飛船，預期2016年返回。因此，火星隕石是人類獲得的唯一火星岩石樣品，十分稀少而珍貴。它能提供有關火星的物質組成、層圈結構、岩漿演化等方面的信息，是研究火星的重要途徑。據Rubin（2002）的隕石分類，隕石可分為球粒隕石、原始無球粒隕石、分異的無球粒隕石。火星隕石（SNCO）屬於分異的無球粒隕石，它們是火成的堆晶巖和玄武岩，包括4種主要岩石類型：輝玻無球粒隕石（Shergottites），輝橄無球粒隕石（Nakhlites），純橄無球粒隕石（Chassignite）和斜方輝巖質無球粒隕石（Orthopyroxenite）。其中輝玻無球粒隕石又進一步劃分為：玄武岩質輝玻無球粒隕石（Basaltic Shergottites，B-S）和二輝橄欖岩質輝玻無球粒隕石（Lherzolitic Shergottites，L-S）（McSweenand Treiman，1998），新近從玄武岩質輝玻無球粒隕石中將具有橄欖石斑晶的6個隕石（DaG476、SaU005、Dhofar019、NWA1068、NWA1195、NWA2046）和EETA79001A單獨劃分出來，並定名為橄欖石-斑狀玄武岩質火星隕石（Olivine-phyric Shergottites）（Anne，2002） [3]  。
回收到的隕石中，火星隕石只有33個，其中Shergottites24個（17個B-S，7個L-S），nakhlites7個，Chassignite1個，Orthopyroxenite1個（表Ⅰ）。絕大多數為發現型，只有4個為降落型；12個來自南極藍冰地區，21個來自非南極地區，且主要來自沙漠。代表性的SNCO火星隕石發現很早（Shergotty，1865年8月25日在印度發現；Nakhla，1911年6月28日於埃及發現；Chassigny，1815年10月3日在法國發現；Orthopyroxenite，ALH84001，1984年於南極AllanHills發現），但確定其火星成因則經過了長期的研究和爭論。早在1872年，Tschermak就認識到Shergotty隕石是在相對氧化的條件下形成的玄武岩。基於這些SNCO隕石結晶年齡年青（除ALH84001為4.0－4.5Ga外，其餘的火星隕石的年齡≤1.3Ga），許多學者認為它們來自火星（McSweenetal.，1979a；Nyquistetal.，1979；Walkeretal.，1979；WassonandWetherill，1979；WoodandAshwal，1981）。1982年，第一塊月球隕石的發現使人們相信SNCO隕石有可能來自火星。1983年，Bogard和Johnson在EETA 79001隕石（B-S）的衝擊熔融玻璃中發現了捕獲的Ar，Ar和其他稀有氣體、N2、CO2的同位素組成和相對丰度同火星大氣丰度明顯匹配（圖），人們才普遍認同這些隕石的火星成因。同時，Clayton和Mayeda （1983）發現火星隕石在氧的三同位素圖上形成亞羣，其構成的分餾線與地球岩石和HED隕石明顯分離，位於TF線（地月分餾線）上方且平行於TF線。Becker和Pepin（1984）也發現氮同位素和N/Ar比值與“海盜”號飛船的測量結果一致，進一步證實了這些隕石的火星成因。
火星隕石起源於火星的主要證據有：
  1. SNC隕石的結晶年齡很小（≤1.3Ga），不可能形成於小行星的火成作用，而且1.3Ga近似於火星TharsisRidge火山的年齡（Woodand Ashwal，1981）；
  2. EETA79001隕石玻璃中捕獲的CO2組分、N2及稀有氣體同位素組成，以及13C、12C值同火星大氣相一致（Bogardand Johnson，1983）；
  3. 在一些隕石中發現有含水硅酸鹽礦物如伊丁石、閃石存在，在ALHA77005的易變輝石的岩漿包裹體（Ikeda，1998）中發現有鈦閃石，Nakhla中有伊丁石存在（ReidandBunch，1975）；
  4. 在一些隕石中（如ALH84001）發現有地外成因的碳酸鹽（Romaneketal.，1994a，1995），而已知月球火成岩及小行星火成岩隕石實際上不含碳酸鹽；
  5. “海盜號”和“火星探路者”對火星土壤的X射線熒光光譜分析結果與Shergotty隕石的全巖化學組成相當吻合，尤其是兩者的FeO含量幾乎相同（分別為19.7%和19.6%）；
  6. 高的fO2、特殊的18O/16O（△17O≈0.3‰）（ClaytonandMayeda，1996）和磷酸鹽中高的D/H比值（Leshinetal.，1996；Leshin，2000；Wastonetal.，1994）、複雜的REE配分模式，相似的FeO/MnO、K/La、K/U、W/La、Ga/La、Na/Al比，較其它無球粒隕石具有較高的揮發性元素含量（王道德，1995；王道德等，1999）。
火星隕石的研究內容主要包括：
  1. 火星隕石的分類學、岩石礦物學、化學組成、磁性、光譜特徵；
  2. 火星隕石的物質源區、熔融分異作用、母岩漿成分、熱變質作用、衝擊效應、輻射記錄和效應、次生蝕變等；
  3. 放射性、宇生同位素組成及年代學、穩定同位素（H、O、S、C、N）及其他同位素組成（Xe、W、Hf、Re-Os）；
  4. 火星隕石同地球岩石、月球隕石及其他類型隕石的對比研究；
  5. 火星殼－幔－核的組成、結構、性質及岩漿活動，火星大氣圈的組成和演化、火星大氣圈和水圈、岩石圈的相互作用；
  6. 火星上可能存在的生命遺蹟等。
當前國際上對火星隕石的研究存在的主要問題包括：
  1. 沒有直接取自火星的岩石樣品，只能通過對火星隕石進行研究，從而揭示火星的物質組成、結構及岩漿演化規律。人們回收到的火星隕石數量很少（33個）且大部分為堆積巖，某些岩石類型相同的火星隕石又具有基本相同的濺射年齡（N隕石為～11Ma，L-S隕石為～4Ma），很可能是同一撞擊事件的產物，因而火星隕石所代表的火星表面區域極少，限制了人們對火星的物質組成和母岩漿成分及演化規律的認識；
  2. 利用火星隕石中的低温蝕變礦物（如含水礦物、粘土礦物、碳酸鹽、硫酸鹽等）研究火星表面的熱液體系和蝕變作用，並能為火星大氣的演化提供線索，但幾乎全部工作都集中於ALH84001，對其他火星隕石的次生礦物缺乏相應的系統而深入的研究；
  3. 火星隕石自火星上濺射出來而降落至地球上需要克服火星的強大引力，因此，大部分火星隕石都經歷了非常強烈的衝擊變質作用，研究火星隕石時需要扣除疊加在岩漿作用之上的衝擊變質影響，但有關火星隕石衝擊效應的研究，主要侷限於少數幾個隕石，對火星表面衝擊變質作用的研究有待於進一步的工作；
  4. 同位素年齡的測定提供了火星隕石形成和演化的時間標尺。某些同位素體系（如K-Ar、Rb-Sr等體系）由於受到強烈的衝擊變質作用而發生重置，造成同位素年齡的解釋長期存在爭議；
  5. 火星生命的爭論是當前火星隕石研究和火星探測的焦點。ALH84001隕石中存在有古老生命痕跡的證據，如低温碳酸鹽瘤體、生物膜、PAHs等，但熱水溶液的實驗模擬（Goldenetal.，2000；McSweenetal.，1998）已經觀察到Mg，Ca碳酸鹽發生無機沉澱可以產生ALH84001的碳酸鹽瘤體；
  6. 對火星隕石的反射波譜研究，將對正確解釋火星探測器和飛船的大量遙感數據有重要的參考價值。

火星隕石樣本

艾倫—希爾斯84001
科學家們認為“艾倫—希爾斯84001”中磁鐵礦成分不是來自於碳酸鹽，而來自於另外一個過程。對比地球上的現象，與在“艾倫—希爾斯84001”隕石中磁鐵礦成分相同的磁鐵礦晶體大多數由超磁細菌製造，因此通過生物模式得到是可行的。科學家們應用最新的高分辨率電子顯微鏡得到的新分析顯示，“艾倫—希爾斯84001”隕石的磁鐵礦晶體結構中約有25%是由細菌形成的。
美國新墨西哥大學等機構研究人員3日報告説，經過約一年的詳細分析，他們確認此前發現的一顆火星隕石屬於全新類型。
這顆隕石名為“西北非7034”，重約320克，2011年發現於北非國家摩洛哥的沙漠地帶，歷史可以追溯到21億年前，即火星地質史上的早期亞馬遜時代。
根據火星表面單位面積上撞擊坑的數量由多至少，火星地質史分為三個主要時間段，分別為挪亞紀、赫斯伯利亞紀和亞馬遜紀。目科學界關於三個時代的具體分野仍有分歧，其中一種説法認為，挪亞紀為火星形成之初即45億年起前至37億年前，赫斯伯利亞紀為37億年前至30億年前，亞馬遜紀為30億年前至今。
研究人員發現，這顆隕石與來自火星的其他隕石相比非常獨特。首先，地球上共發現100多顆火星隕石，它們大多形成於距今4億至兩億年前，而這顆隕石的時間要早得多。
其次，這顆隕石的含水量約為6000ppm（1ppm為百萬分之一），比大多數火星隕石的含水量多出10倍。這些水可能源於某個近表面的蓄水層，意味着火星表面與水有關的活動可能一直持續到早期亞馬遜時代。
種種跡象顯示，這顆隕石與美國航天局火星探測器分析的火星表面岩石非常相近，它很可能源自火星外殼。此外，該隕石還包含一種獨特的氧同位素，這為火星殼內存在多個氧同位素儲庫的説法提供了佐證。
相關研究成果3日發表在美國《科學快訊》網站上。研究人員表示，這些發現可能會對許多長期以來流行的火星地質學概念提出挑戰。 [4] 
參考資料