有时，科学家必须挖掘、工作和流汗才能取得科学发现。有时，机器人滚过一块石头，结果却带来了启示。这就是当火星探索专家、普渡大学科学学院地球、大气和行星科学教授罗杰维恩斯 (Roger Wiens)使用美国宇航局的毅力号探测器向火星表面一些异常苍白的岩石发射激光时发生的情况——他发现这些岩石由与高岭石矿物相关的异常高含量的铝组成。
这本身就很有趣，但真正让这一发现令人着迷的是，这种矿物通常只在非常温暖和潮湿的环境中形成。这一发现由维恩斯和他的团队发表在《自然通讯地球与环境》上，表明火星可能比科学家们之前想象的更温暖、更潮湿、更奇怪。
HiRISE 彩色底图显示探测车穿越第 800 个太阳日（2023 年 5 月）的轨迹（灰线）。插图显示了 Three Forks、Knob Mountain 和 Echo Creek 浅色浮石的位置。已识别的浅色岩石的位置沿轨迹用与其大小相关的颜色/形状代码表示。SuperCam 目标（红色圆圈）是本文研究的目标。黄色星号是探测车在第 800 个太阳日的位置。图B：Mastcam-Z 在 110 毫米焦距下观察到的第 72 个太阳日 Tselhgai（tsé łigai）目标，颜色接近自然色（zcam08033）。图C：Mastcam-Z 在 110 毫米焦距下观察到的第 385 个太阳日 La Orotava 西部陨石坑边缘部分，颜色接近自然色（zcam08413）。图D：Mastcam-Z 在 63 毫米焦距下以增强色观察到的詹金斯峡谷第 711 个太阳部分（zcam08715）。来源：Communications Earth & Environment（2024 年）。DOI：10.1038/s43247-024-01837-2
“在地球上，这些矿物质形成于降雨量大、气候温暖的地方，或温泉等热液系统中。这两种环境都是我们所知的生命的理想条件，”维恩斯说。“这些矿物质是岩石在流水中浸泡了数亿年之后留下的。随着时间的推移，温水会滤掉所有元素，只留下那些真正不溶解的元素，留下我们在火星上发现的东西。这很迷人。在像火星这样寒冷干燥的星球上，这是意料之外的。”
维恩斯几十年来一直致力于火星探测器的研究和开发，他亲自为毅力号设计了头部。火星探测器顶部的块状突起，表面上看起来像四足动物的脖子和头部，是 SuperCam，这是维恩斯在加入普渡大学之前领导的一个国际研究人员和工程师团队开发的一种仪器。SuperCam 是与洛斯阿拉莫斯国家实验室和法国天体物理和行星学研究所合作的成果，由美国宇航局和法国国家空间研究中心资助。
该仪器使用一套技术来分析火星表面。目前，维恩斯领导的研究小组使用 SuperCam 的工具在火星上进行探索。
火星车着陆的第一天，研究人员就观察到了火星土壤中这些小小的、苍白的鹅卵石。但火星车团队忙于其他工作，无暇检查这些奇怪的小石头。
最终，科学家们观察到一些颜色相似的较大岩石躺在火星表面，而不是火星车车轮下的基岩。地质学家将这些松散的岩石称为“浮岩”，因为它们“漂浮”在基岩之上——它们不在原处，远离了它们的形成地。SuperCam 的激光分析了这些岩石后，团队成员意识到他们有一个有趣的发现。
“这些岩石与我们之前在火星上看到的任何岩石都截然不同，”维恩斯说。“它们就像谜一样。”
火星专家罗杰·维恩斯和他的团队（包括毅力号火星车）在火星表面发现了一些迷人的岩石，这些岩石含有高岭石和尖晶石，形成于温暖潮湿的环境中——但这些岩石的起源仍是一个谜。图片来源：普渡大学照片/凯尔西·莱弗
该团队继续对岩石进行更深入的分析，以了解其成分和结构。维恩斯团队的两名研究人员领导了这项研究。研究科学家坎迪斯·贝德福德和博士后研究员克莱门特·罗耶在发现这一现象时刚刚抵达普渡大学，他们与科学学院行星科学教授布里奥尼·霍根以及她和维恩斯的几名学生一起开展了详细的研究。研究小组发现，地表上散落着 4000 多块这种白色岩石和鹅卵石。
构成这些浅色岩石的矿物被称为高岭石。令科学家们特别兴奋的是，它通常形成于温暖、潮湿且适合某些微生物生存的环境中。在地球上，它存在于由古代土壤和海岸线以及强烈的热液环境形成的沉积物中，这种矿物相当柔软。在火星上，岩石是白色的，但没有那么柔软，这可能是由于其他过程使岩石变硬。
这些岩石中还发现有尖晶石，很可能是铝尖晶石，这种物质既可以在火成岩环境中形成，也可以在变质岩环境中形成，在沉积岩中也可以找到其残留物。维恩斯和他的团队不确定这里到底发生了什么——是尖晶石由高岭石形成，还是高岭石在尖晶石周围形成。
“关于火星最大的疑问在于水，”维恩斯说。“火星上有多少水？水存在了多久？考虑到火星现在的寒冷和干燥，这些水都到哪里去了？作为一种矿物，高岭石的结构中含有大量的水。很可能火星上仍有很多水，它们与矿物结合在一起。”
“虽然我们没有用火星车在基岩中‘就位’看到这些岩石，也不确定这些漂浮的岩石来自哪里，但从轨道卫星上我们知道耶泽罗陨石坑的边缘有富含高岭石的岩石，”这项研究的共同主要作者贝德福德说。“对这些岩石进行就位调查将有助于我们检验我们的假设，即岩石是如何形成的，它们与火星古代环境的关系，以及火星过去是否适宜居住。现在毅力号正在探索陨石坑边缘，我们正睁大眼睛寻找这些岩石的来源。”
这些见解可能有助于引导人类找到远古外星生命的第一个真正迹象，因为据我们所知，没有水就无法存在生命。通过研究火星的现在，科学家们发现了火星和地球过去的线索，并洞察了未来在哪里寻找生命的迹象。
编译自/ScitechDaily
