奇怪的是，大多数火星陨石的年龄都很年轻

独孤一山隙

绝大多数来自火星的陨石是雪硅钙石，但是这些岩石老化的困难造成了一些矛盾。致谢:伦敦自然历史博物馆的受托人

（）据自然历史博物馆（约什·戴维斯）：地球偶尔会被火星碎片撞击。这些火星岩石非常罕见，但却能告诉我们许多关于这颗红色星球的地质历史。然而，对于研究这些陨石的科学家来说，最大的问题之一是难以确定它们的年代。不同的技术在不同的年代出现，使得研究人员很难确定这些岩石起源于火星的什么地方。

但是发表在《地球和行星科学快报》上的一篇新论文解决了这个问题。将火星陨石放入核反应堆证实了它们奇特的年轻年龄。大多数来自火星的陨石只有几亿年的历史，可能来自相对较近的火山活动，如太阳系最大的火山奥林匹斯山的喷发。

格拉斯哥大学的火山学家本·科恩博士一直在与自然历史博物馆、爱丁堡大学的同事以及美国的研究人员合作，试图一劳永逸地弄清楚火星陨石的实际年龄。

“根据某些化学特征，我们知道这些陨石肯定来自火星，”本解释说。“它们被巨大的撞击事件轰出红色星球，形成了巨大的陨石坑。但是火星上有上万个撞击坑，所以我们不知道陨石到底来自地球的哪个地方。你可以用来确定弹坑来源的最好线索之一是样本的年龄。"

谢戈特时代悖论

虽然地球上已经发现了70，000多块陨石，但其中只有大约358块被认为起源于火星。撞击事件踢飞了火星的表面岩石，并将它们抛入太空。这些极其罕见的岩石围绕着太阳系旋转，数百万年后坠落到地球上。



雪硅钙石陨石的年轻年龄似乎与火星典型的古老表面不相符。鸣谢:美国宇航局/JPL大学/康乃尔大学

火星陨石通常分为三大类，第四类是那些目前“未分类”的陨石。柽柳石是这些岩石中最罕见的，迄今为止只发现了两种。接下来是nakhlites，它形成于大约13亿年前火星火山爆发期间。最常见的陨石是那些被称为雪硅钙石的陨石。

大约四分之三的火星陨石被归类为雪硅钙石。人们还认为它们形成于火星火山翻滚的熔岩中，但这也给研究这颗红色星球的科学家们带来了一些难题。

这是因为火星表面的大部分非常古老。利用大量的撞击坑，研究人员知道地球表面的大部分已经有30到40亿年的历史了。但是当科学家开始测定雪硅钙石陨石的年龄时，他们得到了一个巨大的年龄范围，从40亿年到不到2亿年。

这就产生了一个问题——如果火星表面平均有几十亿年的历史，那么年龄只有几亿年的雪硅钙石陨石是怎么回来的？这种不匹配被称为谢尔戈特年龄悖论。

“其中一个想法是撞击火星的事件可能会‘重置’地质学家用来确定岩石年龄的方法，”本解释道。“这是用来说陨石实际上有40亿年了，所有年轻的数字都是因为这些岩石在这些撞击的热量和压力下完全或部分重置。”

但是，随着越来越多的陨石被不同的技术研究，获得的大部分结果都非常年轻，有证据表明年龄不会因撞击而重置。显然，有些事情不太对劲。

如何测定火星的年代

历史上，人们用一系列方法来确定火星陨石的年代，通常给出一个年龄跨度。其中之一就是所谓的“氩-氩”法。用最简单的术语来说，这是测量同位素钾-40衰变为氩-40的速率。钾是一种丰富的元素，使这种方法非常通用。它可以用来测量各种岩石的年龄，从维苏威火山的爆发到太阳系本身的开始。

这对于在地球上形成的岩石很有用，因为科学家能够解释额外的氩进入岩石的污染，这可能会扭曲年龄。但是对于已经在太空中呼啸而过数百万年的岩石来说，事情就有点棘手了。



科学家利用火星表面撞击坑的数量来估计岩石的年龄。鸣谢:美国宇航局/JPL加州理工学院/亚利桑那大学

“有五个潜在的氩源可以包含在雪硅钙石陨石中，”本说。"相比之下，地球上只有三块岩石."

“事实上，火星样本中有这两种额外的氩源，这使得氩-氩系统对于雪戈特人来说变得复杂。”

通过回过头来用现代设备和技术研究氩-氩方法，本和他的同事们能够重新评估七块火星陨石。这包括将非常小的碎片放入一个仅供研究用的核反应堆中，尽可能精确地测量氩的浓度，然后观察它们返回的年龄。

通过更精确地观察陨石的化学成分，他们能够解释岩石在太空中获得的氩元素。他们还能够校正来自火星和地球大气的污染程度。

“一旦我们做到了这一点，氩-氩年代就变得年轻，与其他方法完全匹配，如铀-铅，”本解释说。

卡罗琳·史密斯教授是该博物馆藏品的负责人，也是这篇新论文的合著者。她说，“像这样激动人心的科学，使用自然历史博物馆收藏的样本，有助于揭开我们太阳系行星的历史。”

“这项工作还与我们正在进行的陨石研究计划和我们使用陨石的持续火星研究以及火星2020(毅力漫游车)、火星科学实验室(好奇号漫游车)和ExoMars等太空探索任务相关联。”

虽然这项新的研究意味着各种年代测定方法现在都行之有效，但它仍然留下了雪硅钙石年龄悖论的问题。

对此最好的解释是，频繁的火星撞击在地表产生了一层易碎的岩石，称为风化层。随着时间的推移，随着越来越多的撞击，这层风化层积累起来，同时新的火山爆发将更新的岩石带到了地表。这意味着，对于每一次新的撞击，旧岩石被踢飞并抛入太空的可能性都降低了。

“样本越老，风化层越厚，而风化层越厚，就越难将下面的岩石从火星表面炸开，”本解释道。“这就解释了为什么大约四分之三的火星陨石是‘年轻’的shergottites，而较老类型的火星陨石相对较少。”