火星内部的古水库

根据一项新的研究，火星的地幔可能包含了多个不同的储层，这些储层是火星早期历史中保存下来的矿物束缚水。

写作在《自然地球科学来自美国、英国和德国的研究人员表示，他们的发现表明，地幔具有多种化学成分，可能不是由全球岩浆海洋形成的。

火星上氢的同位素组成为研究火星上不同的水库提供了线索，现有的火星形成模型假设地幔有一个均匀的氢同位素组成。

然而，火星岩石和大气中不同的同位素组成使得这些模型和火星上和火星上不同的水库的识别变得复杂起来。

在最近的工作中，由美国亚利桑那大学月球和行星实验室的杰西卡·巴恩斯领导的一个小组，用化学方法分析了来自该行星地壳的两颗陨石的矿物的氢同位素组成，它们在那里与水相互作用。

而且不是普通的陨石。他们的臣民都是名人艾伦山84001(在20世纪90年代曾因据称含有火星微生物而引起争议)《黑骏马》(又名非洲西北部7034)，它是由一次巨大的撞击结合了火星地壳的各种碎片而形成的。

他们发现，这两种物质的氢同位素组成相似，而且这种组成也与地壳中更近期的物质相似，这表明水的组成在过去39亿年里一直是一致的。

然后，他们将这一数据与其他火星陨石的数据进行了比较，发现火星的地幔中至少含有两个具有独特氢同位素组成的矿物结合水储层。

巴恩斯说:“火星内部的这两种不同的水源可能告诉我们，有哪些物体可以合并成内部的岩态行星。”

她补充说，两个含水量大不相同的星子可能发生了碰撞，但从未完全混合。她指出，这种情况“对于理解火星过去的可居住性和天体生物学也很重要”。

锁在地球岩石中的水是未分馏的，这意味着它与海水的标准参考值相差不大。然而，火星的大气层是高度分馏的:它主要由氘或重氢组成。

来自火星陨石的测量——许多是由于撞击事件从行星深处挖掘出来的——涵盖了地球和火星大气测量的范围，巴恩斯说。

她和同事开始研究火星地壳的氢同位素组成，通过研究他们知道源自火星的样本。黑骏马特别有用，因为它是地球历史上许多不同时期的表面材料的混搭。

陨石样品的同位素比值大约落在地球岩石和火星大气的值之间。当将这些发现与之前的研究(包括“好奇号”的结果)进行比较时，似乎在火星40亿年历史的大部分时间里都是如此。

“我们想，这很有趣，但也有点奇怪，”巴恩斯说。“我们如何解释这种二分法，火星的大气层正在被分割，但地壳在地质时间内基本上保持不变?”

他们说，他们还试图解释为什么地壳似乎与火星地幔如此不同，地幔是位于下面的岩层。

“火星陨石基本上分布在所有地方，所以试图弄清楚这些样本实际上告诉我们火星地幔中的水在历史上一直是一个挑战，”巴恩斯说。“我们的地壳数据如此不同，这一事实促使我们重新查阅科学文献，仔细检查数据。”

他们发现了两种地球化学性质不同的火山岩shergottites贫化的shergottes -含有不同氢同位素比例的水。富集的冰铁矿比耗尽的冰铁矿含有更多的氘，后者更像地球。

巴恩斯说:“事实证明，如果你把这两种冰铁矿中不同比例的氢混合在一起，你就可以得到地壳值。”

她和她的同事们认为，这些冰橄榄石记录了火星上两种不同的氢元素的特征，进而也记录了火星上的蓄水层。这一显著差异表明，火星上的水可能来自不止一种来源，火星上并不存在一个全球性的岩浆海洋。

澳大利亚皇家学会有一个基于这篇文章的教育资源。你可以访问它在这里．