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[新浪科技综合]那些来自火星的陨石，竟然大部分都落在南极和沙漠？新浪科技综合2020-07-23 11:16:500阅( 四 )


阿波罗号和前苏联采回的月球样品 ， 都是在月球正面很小的区域内 。 那背面以及其它地区的月球组成 ， 就需要通过月球陨石来进一步分析研究 。
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图33/41月球正面、背面的氧化铁含量分布图 。 黑点符号表示阿波罗号和月球号着陆点我国的嫦娥三号落在了月球正面 ， 嫦娥四号是人类历史上第一次落在月球的背面 ， 而且是落在一个很大很深的撞击盆地里面 。
如果顺利的话 ， 我国将在2020年底由嫦娥五号从月球采样返回 ， 那时就有新的样品来认识月球了 。
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图34/41目前火星陨石是我们唯一能够得到的火星岩石样品 。
今年有三次火星发射任务 ， 分别是美国的毅力号、印度的希望号和我国的天问一号 ， 三个火星探测器都是做遥感探测方面的工作 ， 并不会带回火星样品 。
实际上 ， 火星陨石发现很早 ， 确认很晚 。
第一块火星陨石于1815年掉落在法国 ， 当时只觉得这块陨石很特殊 ， 因为没有火星样品来对比 ， 所以并不能确定它就是来自火星 。
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图35/41我们可以通过测量岩石的放射性同位素组成（如U同位素的衰变）来测定年龄 。
如 ， 现在火山喷发形成的石头的年龄是零 ， 小行星的陨石年龄都是45亿年 ， 月球岩石的年龄在30多至40多亿年 。
这些火星陨石的年龄是13亿年 ， 甚至是更年轻的2亿年 ， 这说明它们来自一个比月球更大的天体 ， 但是仅仅根据这一点还不能确定它来自火星 。
将这块火星陨石切开后 ， 发现里面有玻璃质的黑点 ， 这是小行星砸到火星上时高温条件下形成的玻璃 ， 在玻璃中包裹有火星气体 ， 其分析结果与1976年海盗号对火星大气的分析结果完全一样 ， 这就证明这个陨石确实来自于火星 。
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图36/41目前已经发现的火星陨石共有268块 ， 重达200多公斤 ， 我们对火星的认识很大程度上依赖于对火星陨石的研究 。
为什么大家那么关心火星呢？
很多人认为火星上有生命 。 1996年 ， 美国NASA科学家还声称 ， 在这块ALH 84001的火星陨石中找到生命存在的证据 ， 并引发争论 。 现在基本认为之前的证据或是地球上的污染、或是样品制备过程人为产生的 。
不管怎么说 ， 对火星形貌等方面的探测发现 ， 在火星上应该曾经存在过河流、湖泊甚至古海洋 ， 而且目前在火星大气中也存在一些甲烷 ， 也就是说火星至少曾经具备过满足生命存在的基本条件 。
正在进行的火星探测计划 ， 以及未来的任务 ， 都仍把生命的探测作为最重要的目标 。
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图37/41研究火星生命的另一途径是研究火星的环境变化 ， 即判断它是否宜居 ， 其中一个思路是通过火星陨石进行相关研究 。
火星陨石的岩浆冷却之后 ， 岩石与地下水相互作用 ， 因此又记录了这个时候火星地下水的信息 ， 这里我们关心水的氢同位素组成 ， 也就是D/H的比值 。 这个比值可以区分火星的水与地球上的水 ， 相当于水的指纹 。
我们说火星以前有水 ， 但现在表面上没有流动的水 ， 因此有一部分水是逃进太空了 。 逃走的水越多 ， 留下水的就越重 ， 即D/H比值越大 。 因此 ， 测出火星地下水的D/H比值很重要 。
我们将火星陨石切开 ， 磨成片来研究 ， 发现其中有两处含水量比较高 ， 其中一处是矿物中捕获的岩浆 ， 即玻璃质包裹体 ， 另一处是含水矿物磷灰石 。
由于要分析的样品非常小 ， 我们使用了中科院地质与地球物理研究所的纳米离子探针设备 。
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图38/41这个仪器会形成一个非常细的 ， 小到50纳米的一次离子束 ， 去轰击样品的表面 。 轰出来的二次离子通过一个磁场时会发生偏转 。 质量小的偏转大 ， 所以不同质量的离子就能分开 ， 然后用接收器分别记录信息的强弱 。 这样就能得到样品的水含量和D/H比值 。
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图39/41磷灰石的实验结果显示火星岩浆中水含量很低 ， 大概是地球的十分之一 ， 也就是说火星很干 。
玻璃包裹体反映了火星内部的水与火星地表水的混合结果 ， 据此我们知道火星地表水的氢同位素组成很重 ， 比地球大洋水重约7倍 ， 说明有非常多的水逃离了火星 。
我们认为在大概30亿年前火星地表有流水 。 火星逐渐变冷之后 ， 一部分水跑掉了 ， 一部分水变成了地下冰川和冻土 。
如果两亿年前有岩浆喷发出来 ， 带来的热量可以使地下冻土和冰川融化形成水 ， 这可以提供一个有利于生命存在的环境 。
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