火星上的古代锆石矿物揭示了红色星球的难以捉摸的内部结构

对来自火星的古代陨石的分析表明，锆石矿物可能在红色星球的表面很丰富。通过确定锆石的年龄和ha同位素组成，哥本哈根大学的研究人员表明，这些晶体的数量来自火星的深部内部。如果研究人员是正确的，则意味着这些年轻的锆石包含有关火星内部深不可及的信息，从而可以洞悉行星的内部结构。

含铀的矿物锆石是地球大陆壳的丰富成分，可提供有关大陆的年龄和起源以及诸如山链和巨型火山等大型地质特征的信息。但是与地球不同的是，火星的地壳并未演化，其成分与在锆石稀少的地球海洋下发现的地壳相似。因此，预计锆石不会成为火星上的常见矿物。

“当我们在这种火星陨石中发现如此多的锆石时，我们感到非常惊讶和兴奋。锆石是难以置信的耐用晶体，可以过时，并保留告诉我们有关其起源的信息。获得如此多的锆石就像打开一个时间窗口一样进入地球的地质历史”，负责这项研究的GLOBE研究所的马丁·比扎罗教授说。

该小组研究了名为“ Black Beauty”的古代火星陨石NWA 7533(图1)，该陨石于2011年在摩洛哥的沙漠中发现。将15克这种岩石粉碎后，他们提取了约60颗锆石。根据锆石的年龄，他们发现大多数晶体可以追溯到大约45亿年前，这是地球生命的开始。但是他们也做出了意外的发现：一些锆石定义了更年轻的年龄，范围从大约15亿年到3亿年。

Bizzarro说：“这些年轻人真是个惊喜。” “黑美陨石被认为来自火星南半球，那里没有任何年轻的火山地带。这些年轻的锆石的唯一可能来源是位于该星球北半球的塔尔西斯火山省，该省含有大量的最近活跃的火山。”

火星上的塔尔西斯(Tharsis)凸起是一个巨大的火山省份，拥有太阳系中最大的火山，火山高度高达21公里。科学家认为，这个火山省是地球表面爆发的非常深的岩浆作用的表现。地球上的类比是夏威夷火山群岛，也被认为反映了深层的火山活动。但是由于板块构造的原因，太平洋板块一直在移动，以至于不再形成一个单一位置，而是形成了一系列逐渐年轻化的火山岛。由于火星没有板块构造，因此火山在一个位置堆积，结果变成了巨大的规模。

图2：阐明火星的内部结构。一道上升的原始物质羽流从深部地幔中升起，为行星表面的火山提供了能量。学分：哥本哈根大学

如果Bizzarro的团队是正确的，则意味着年轻的锆石可能包含有关火星内部深处且人迹罕至的信息。这是科学家首次发现直接进入红色星球深处的内部，这可能使他们能够揭示火星的内部结构和组成。

“拥有火星内部深处的样品是关键。这意味着我们现在可以使用这些锆石来探测火星上挥发性元素的起源，包括其水，并观察它与地球和太阳系中其他行星的比较。”，该新研究的共同作者马法达·科斯塔(Mafalda Costa)解释说。

但是，为了了解深火星内部的本质，研究人员转向分析同一锆石中ha元素的同位素组成。

Martin Bizzarro说：“由于is是锆石的主要元素，因此它保留了锆石形成的记忆。” 他补充说：“我们发现年轻锆石的the同位素组成不同于任何已知的火星陨石，这表明这些年轻锆石来自我们不知道存在于火星内部的原始储层。”

年轻锆石的is同位素组成类似于太阳系中最原始的物体，即球粒陨石。这些仪式陨石。这些球粒陨石是小行星的样本，自形成以来从未经过修饰。这意味着自从行星形成以来，火星的深层内部基本上没有被改变(图2)。对于缺少板块构造的行星，预计会存在这种原始储层。与地球相反，在地球表面形成的物质通过板块构造不断地循环到内部，自从行星诞生以来，火星的深层内部一直保持不变，因此保存了其初始组成。

最后，锆石可能在火星表面丰富的发现可能会指导未来的机器人对地球的探索，特别是在将样本返回地球的框架中。

Martin Bizzarro总结说：“我们的研究表明，针对获取含锆石样品的返回任务对理解火星的地质历史具有很高的科学价值。”

“从4.2吉尔锆石记录推断出的火星内部结构和地球动力学”发表在《美国国家科学院院刊》上。

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