NASA的Perseverance探测器从耶泽罗陨石坑内缘的Margin Unit区域收集的数据表明,火星岩石至少在三个彼此独立的时期与水发生过相互作用。最重要的发现是:该区域此前被认为包含形成于古湖泊岸边的沉积岩,但实际上由火成岩组成,并保存了有关这颗行星水文历史的复杂化学记录。
这项研究的结果发表于Communications Earth & Environment杂志。研究团队依靠安装在探测器桅杆上的SuperCam仪器,通过分析反射光来研究矿物,并使用激光检查最远达21英尺,即6.5米处的岩石。Perseverance以这种方式分析了该区域超过185个岩石目标。
从火成岩到多阶段水文记录
轨道飞行器探测到的碳酸盐矿物曾强化了这样一种假设:该区域是由古老的耶泽罗湖泊与沉积物相互作用形成的。但现场检查显示,这里是火成岩,其中一些在火星内部深处由岩浆形成,后来覆盖它们的地层遭到侵蚀后才出露于地表。
在约870英尺,即265米的高差范围内,探测器发现该单元不同部分之间存在明显差异。在较高区域,出现了富含橄榄石的粗粒岩石,几乎没有此前与水发生相互作用的痕迹。而在靠近古湖泊湖底的低洼部分,橄榄石颗粒发生破碎,其间出现了二氧化硅矿物。
三次水相互作用及矿物揭示的信息
化学变化的排列表明,水分三个阶段到达这些岩石:
- 第一阶段,富含二氧化碳的地下水与橄榄石发生反应,形成填充岩石裂缝的碳酸盐。
- 第二阶段,这种相互作用可能与曾存在于陨石坑中的湖泊有关;在位于水面以下的岩石中,出现了更多二氧化硅。
- 第三阶段,该单元东部的一部分形成了矿物脉,厚度约为10英寸,即25厘米,其中含有硫酸钙和萤石。
发现萤石尤其重要,因为萤石通常形成于热水流经火山岩的过程中。这为该区域后来经历过一次高温地下水事件提供了证据,而这一事件不同于湖泊水或冷的地下水所造成的相互作用。
为什么这一发现很重要?
碳酸盐和二氧化硅是研究古代火星宜居性的重要指标。在地球上,水与橄榄石相互作用可以释放氢,而氢可能成为某些微生物的能量来源;这一过程还会留下能够保存过去环境条件痕迹的矿物。但这项研究并未证明存在生命;它确定了多个可能适合保存生命迹象或支持生命的水环境。
研究结果表明,仅凭轨道数据不足以确定Margin Unit中碳酸盐的来源。研究团队能够排列水相互作用发生的阶段,但目前还无法确定它们的年代。因此,该区域为气候变化和宜居条件提供了重要记录,但尚不能确定这些事件发生的时间,也不能确定火星上古代生命的性质。
这些结果服务于Perseverance的核心天体生物学目标:探测器描述火星的地质和过去的气候,并收集岩石和火星表土样本以储存起来。