火星上的水历史，人类可宜居性？

原标题：火星上的水历史，人类可宜居性？

在杰西卡巴恩斯的手掌是一个古老的，硬币大小的马赛克玻璃，矿物和岩石厚如一束羊毛纤维。这是一块火星陨石，被称为“西北非洲7034”或“黑美人”，是在巨大的撞击作用将火星地壳的各个部分粘合在一起时形成的。

巴恩斯是亚利桑那大学月球和行星实验室的行星科学助理教授。她和她的团队对黑美人陨石和臭名昭著的艾伦山84001陨石进行了化学分析，这些陨石因据称含有火星微生物而在20世纪90年代引起争议，目的是重建火星的水历史和行星起源。

他们的分析，今天发表在自然地质学表明火星很可能在其历史早期至少从两个截然不同的来源接收到水。研究人员发现的可变性意味着，与地球和月球不同的是，火星从来没有一个完全覆盖地球的岩浆海洋。

巴恩斯说：“火星内部的这两种不同的水源可能告诉我们一些东西，它们可以结合成内部的岩石行星。”两种不同的行星，其水含量可能有很大的不同，可能已经碰撞，从来没有完全混合。“这一背景对于理解火星过去的宜居性和天体生物学也很重要。”

读水

巴恩斯说：“很多人一直在试图弄清楚火星的水历史。”“比如，水是从哪里来的？它在火星的地壳(表面)里有多长时间？火星的内部水是从哪里来的？水能告诉我们火星是如何形成和演化的吗？”

巴恩斯和她的团队通过寻找两种类型的氢或同位素的线索来拼凑火星的水历史。一个氢同位素在其原子核中含有一个质子，这有时被称为“轻氢”。另一种同位素叫做氘，它在原子核中含有一个质子和一个中子；这有时被称为“重氢”。这两种氢同位素的比值向行星科学家表明了水在岩石、矿物和玻璃中的过程和可能的来源。

陨石之谜

大约20年来，研究人员一直在记录火星陨石的同位素比率，他们的数据到处都是。似乎没有什么趋势，巴恩斯说。

锁定在地球岩石中的水被称为“未分馏”，这意味着它与海水的标准参考值--重氢与轻氢的1：6，420之比--相差不大。另一方面，火星的大气高度细分--大部分由氘或重氢组成，很可能是因为太阳风吹走了轻氢。火星陨石的测量--其中许多是通过撞击事件从火星内部深处挖掘出来的--在地球和火星大气测量之间进行了广泛的测量。

巴恩斯的团队开始研究火星地壳的氢同位素组成，特别是通过研究他们所知道的来自地壳的样品：黑美人和艾伦山陨石。“黑美人”特别有用，因为它是火星历史上许多不同地点的表面材料的混合体。

巴恩斯说：“这使我们能够对几十亿年来火星地壳的样子形成一个概念。”

陨石样品的同位素比值介于地球岩石值和火星大气值之间。当研究人员的研究结果与先前的研究，包括好奇号的结果进行比较时，火星40亿多年的大部分历史似乎都是如此。

“我们想，好吧，这很有趣，但也有点奇怪，”巴恩斯说。“我们如何解释火星大气被分馏的二分法，但地壳在地质时期基本上保持不变？”

巴恩斯和她的同事们也试图解释为什么地壳看起来与火星地幔如此不同。

巴恩斯说：“如果你试图解释火星地壳这个相当恒定的同位素比率，你真的不能用大气来解释。”“但我们知道结壳是如何形成的。它们是由内部熔化的物质形成的，这些物质在表面凝固。”

巴恩斯说：“在我们开始这项工作之前，普遍的假设是，火星内部更像地球，没有分馏，因此火星样品中氢同位素比值的变化要么是陆地污染，要么是离开火星的大气注入造成的。”

火星内部成分类似地球的想法来自于一项研究，认为火星陨石起源于地幔--地球核心和表面地壳之间的内部。

然而，巴恩斯说，“火星陨石基本上遍布各地，因此试图弄清楚这些样品究竟告诉我们火星地幔中的水是什么，这在历史上是一个挑战。我们关于地壳的数据是如此不同，这一事实促使我们回顾科学文献，仔细研究这些数据。”

研究人员发现，两种不同类型的火星火山岩--富集的雪露体和枯竭的雪露石岩--含有不同氢同位素比值的水。他们发现，浓缩的雪露石比耗尽的雪露石含有更多的氘，后者更像地球。

巴恩斯说：“事实证明，如果你从这两种雪利贷中混合不同比例的氢，你就能得到地壳值。”

她和她的同事们认为，雪利金人正在记录火星内两种不同的氢的特征--并延伸为水--蓄水池。这种明显的差异暗示着，火星可能有不止一个来源为火星贡献了水，而且火星没有一个全球岩浆海洋。

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