奇怪的火星矿藏可能来自火山爆发

普罗维登斯，里(布朗大学)——一项新的研究发现，来自远古火山爆发的火山灰可能是美国宇航局下一个火星探测器着陆点附近一个奇怪矿藏的来源。这项发表在《地质学》(geological)杂志上的研究，可以帮助科学家们整理出火星早期火山活动和环境状况的时间轴。

领导这项研究的布朗大学研究生克里斯托弗·克莱默说:“这是迄今为止最确凿的证据之一，证明火星早期爆发的火山活动更为普遍。”“了解火星早期爆发的火山活动有多重要，对于了解火星岩浆中的水量、地下水的丰富程度以及大气的厚度，最终是非常重要的。”

当水蒸气等气体溶解在地下岩浆中时，火山爆发就发生了。当溶解气体的压力超过上面岩石所能承受的压力时，它就会爆炸，向空中喷出一团炽热的火山灰和熔岩云。科学家们认为，这种喷发应该发生在火星历史的早期，那时有更多的水可以与岩浆混合。随着地球逐渐干涸，火山爆发将逐渐平息，取而代之的是更为猛烈的火山活动——一种更温和的熔岩渗出地表。克莱默说，在火星表面可以找到大量的喷发阶段的证据，但是早期爆炸阶段的证据并不容易用轨道仪器发现。

这项新的研究着眼于科学家们长期以来一直感兴趣的Nili Fossae地区的一个矿床。矿床富含矿物橄榄石，这在行星内部很常见。这表明该矿床来自地下深处，但尚不清楚这些物质是如何到达地表的。一些研究人员认为这是又一个喷发熔岩流的例子。另一些人则认为，这些物质是由一颗巨大的小行星撞击造成的——撞击形成了巨大的Isidis盆地，矿床就坐落在那里。

在这项研究中，克雷默和来自布朗大学的同事们使用了美国宇航局火星勘测轨道飞行器的高分辨率图像，对矿床的地质情况进行了详细的研究。克雷默的合著者包括布朗大学的研究生迈克·布兰布尔和布朗大学地球、环境与行星科学系教授、克雷默的顾问杰克·马斯塔德。

克莱默说:“这项研究在方法上与其他研究人员所做的有所不同，他们研究的是由基岩构成的地形的物理形状。”“组成它的几何形状、厚度和方向是什么?我们发现，爆炸性的火山活动和火山灰的解释符合所有的标准，而关于这个矿床可能在几个重要方面与我们从轨道上观察到的不一致的所有其他观点。”

研究表明，该矿床在地表均匀地延伸成长而连续的层，这些层均匀地覆盖在山丘、山谷、火山口和其他地貌上。克雷默说，即使是这种分布，也比熔岩流更符合火山灰。预计熔岩流将在低洼地区汇集，在高地留下稀薄或不存在的痕迹。

研究人员说，该地区的地层关系排除了与Isidis撞击有关的起源。他们表明，该矿床位于已知的Isidis事件之后的特征之上，这表明该矿床本身也是在Isidis事件之后形成的。

研究人员说，火山灰的解释也有助于解释该矿床不同寻常的矿物特征。橄榄石通过与水的接触显示出广泛的变化迹象——比火星上的其他橄榄石矿床的变化要多得多。研究人员说，如果这是火山灰，这是有道理的，因为火山灰是多孔的，因此很容易被少量的水改变。

研究人员说，总的来说，这些轨道数据强烈倾向于火山灰的来源。但该团队将不必长期依赖轨道数据。美国宇航局的Mars2020火星车计划在Jezero陨石坑着陆，该陨石坑位于橄榄石矿床内。还有暴露在陨石坑内的沉积物。富含橄榄石的探测器几乎肯定是漫游者号的探测目标之一，它可能对这个矿藏有最终决定权。

克莱默说:“令人兴奋的是，我们很快就会知道我的判断是对还是错。”“所以这有点让人神经紧张，但如果不是火山灰，那可能是更奇怪的东西。如果不是更有趣的话，那也一样有趣。”

克雷默说，如果结果确实是火山灰，它就验证了这项研究中使用的方法，即把它作为观察火星其他地方潜在火山灰沉积物的一种手段。

但无论火星车发现什么，都将对理解这颗红色星球的演化过程具有重要意义。

克雷默的顾问马斯塔德说:“火星2020年十大发现之一，就是要弄清楚这个含有橄榄石的装置是什么。”“这将是人们在很长一段时间内写作和谈论的话题。”