火星。水。即使是在警察搭檔的電影裡，你也永遠找不到像這兩個一樣的不可能的夥伴了。但是以前，火星上乾燥的紅色侵蝕區卻是鬱鬱蔥蔥，極其濕潤的。
（圖片來源：Google）我們仍在探索火星的水的歷史，行星科學家們剛剛發現火星表層下至少保存有兩個不同的古老水儲集層，並且它們還有著不同的化學特徵。這項發現表明火星與地球不同，它可能沒有一個巨大的全球地下岩漿海洋來環繞整個星球。
（圖片來源：Google）“許多人嘗試著要弄清楚火星的水的歷史，”亞利桑那大學的行星科學家傑西卡·巴恩斯解釋道。“水來自哪裡？它在火星地殼（表層）裡存在多久了？火星內部的水從何而來？關於火星的形成和演化，水能告訴我們什麼？”
證據是在火星的岩石中發現的。我們不可能馬上去火星把它們接回來。事實上，我們還沒有進行過機器人火星樣本返回任務。但如此偶然地，火星還是向我們走來了。從火星地殼上脫落下來的隕石會不時地掉落至地球。在地球實驗室，研究人員使用最先進的技術仔細研究了兩種這樣的隕石——1984年於南極洲發現的艾倫·西里斯84001（ALH84001），以及2011年於撒哈拉沙漠發現的西北非洲7034（ NWA7034）。研究小組觀察了鎖在岩石內的氫同位素。同位素是一種中子數不同的元素的變體：氘，也被稱為重氫，它有一個質子和一個中子；氕或輕氫只有一個質子，沒有中子。
氫是水的組成成分之一，被鎖在岩石中的這兩種同位素的比例可以幫助我們瞭解它們所處的水的歷史——它就像水的化石，可以通過分析其存在的痕跡，來瞭解它所受的化學過程以及它的起源。巴恩斯和她的團隊並不是第一個研究火星隕石中氫同位素，來試圖瞭解火星水的團隊，但之前的研究結果是零散的且各抒己見。
在地球上，氕是主要的氫同位素。對於大氣層（儘管那裡並沒有多少氫），岩石中的氫水，以及海洋中的水都是如此。在火星上，氘是大氣中主要的氫同位素，可能是因為太陽輻射正在剝離原氘——但科學家測試的岩石中的同位素比率，已經從類似地球到了類似火星。因此，巴恩斯和她的團隊決定近距離觀察他們已確定的來自火星地殼的隕石。根據之前進行的ALH84001隕石的放射性年代測定技術，火星地殼與流體約在39億年前發生了相互作用。類似的分析也確定了15億年前NWA7034與流體的相互作用。
（圖片來源：Google）當巴恩斯和她的團隊進行同位素分析時，他們發現兩個樣本有相似的同位素比率，那就是都處於地球水中的比率和火星大氣層中的比率之間。更奇怪的是，這個比率與好奇號火星探測器分析的年輕岩石也相似。這意味著這些水的化學成分在大約39億年前就一直保持著不變——考慮到先前的研究，這是一項完全出乎意料的結果。“火星隕石基本遍佈這個地方，所以實際上要弄清楚這些樣本告訴我們的關於火星地幔中水的信息，歷來是一個挑戰，”巴恩斯說。“事實上，我們對地殼的數據非常不同，這促使了我們回顧科學文獻並仔細審查數據。”但是當研究小組將他們的研究結果與之前對火星地幔——在地殼下——岩石中氫同位素的研究結果進行比較時，他們發現了一些令人驚訝的東西。地幔岩石分為兩組不同的火成岩，被稱為透鏡岩。
富集的透鏡岩含有更多的氘，而貧化的透鏡岩含有更少的氘。把它們的比率平均一下，你就可以得到ALH84001隕石和NWA7034隕石的地殼比率。這兩種截然不同的化學特徵表明，火星地幔中有兩種不同的、未混合的水儲集層。這可能意味著火星與地球不同，它地幔之下的全球液態岩漿海洋並沒有使地幔之上的岩層均一化。“火星內部這兩種不同的水源可能告訴我們一些，關於可以合成內部岩石行星的天體的信息。”巴恩斯說。“這個背景對於瞭解火星過去的可居住型和天體生物學也很重要。”這項研究發表在《自然地球科學》上。作者: Michelle StarrFY: 潘潘
