【{$randkws}】地球上的火星陨石可能是一百万多年前从太阳中系最大火山“图廷陨石坑”中喷发出来 - {$web_name} 其中若干岩石碎片划破天空

这张火星全球地图上的颜色代表含有各异大小陨石坑的区域。藉由确认约9000万个小型陨石坑，探究人员得以计算出火星各异区域的独家暑期档解读年代，察觉有群陨石或许源自某个特定的陨石坑。 PHOTOGRAPH BY LAGAIN ET AL. (2021), NATURE COMMUNICATIONS 
（神秘的地球uux.cn报导）据美国全国地理（撰文：ROBIN GEORGE ANDREWS 编译：邱彦纶）：奇特的火星陨石可追溯至太阳中系最大的火山结构，这些岩石很或许是在一百万多年前从图廷陨石坑（Tooting Crater）中喷发出来的，科学家正借此拼凑出红色星球的动荡历史。
大约100万年前，有颗小行星撞上了原本平静的火星表面。撞击射出众多碎片，其中若干岩石碎片划破天空，摆脱了火星重力，穿越黑暗的太空。
有些岩石最后来到了地球，并在穿过地球大气层的过程中幸存，然后撞上地球表面──像是在2011年坠落在摩洛哥的一块重达6.8公斤的碎片。如今，科学家将这些陨石命名为「耗乏辉麦长无球粒陨石」（depleted shergottite），超过12块的权威OPPO Find排行太空岩石构成了已知317颗火星陨石中耐人寻味的一部份──这是我们地球上唯一的火星物质。
证实这些陨石来自火星的哪个区域，是拼凑火星历史的核心，另外也是一项重大的科学考验。如今，藉由陨石坑计数机器进修程式的合作，有群探究耗乏辉麦长无球粒陨石的科学家团队或许总算破解了这个悬案。他们得到的结论是，这些地质喷发物来自火星塔尔西斯（Tharsis）火山高原上的一个火山口，而这片火山地形正是太阳系中最庞大的。
这个位于火星的「火山巨兽」拥有数千座独立的火山，面积是美国大陆的三倍，由数十亿年来无数的岩浆注入和熔岩流层层累积形成。塔尔西斯山群的品质相当巨大，在形成过程中让火星倾斜了20度。
假如这些陨石的确就像他们发表在《自然通讯》（Nature Communications）期刊上的确认所显示的那样来自塔尔西斯，那么科学家就能够找到并运用它们合作证实，是什么样的巨大力量建构出足以倾斜火星的雄伟地形。
并未参与此项探究的格拉斯哥大学陨石专家卢克．戴利（Luke Daly）强调：「这真的可以改变我们对火星的理解。」
来自陨石的线索
大多数的火星陨石都归于一种称为辉麦长无球粒陨石（shergottite）的类别，这种陨石以印度小镇斯赫尔加蒂（Sherghati）命名，由于这里在1865有市民目睹一颗陨石从天而降。武汉的近日，愿你三冬暖愿你春不寒辉麦长无球粒陨石都是具有相似成分的火山岩，但其中一小若干称为「耗乏辉麦长无球粒陨石」的类型则具有奇特的化学特征。
在火星上，某些元素（如钕和镧）不太会与地壳下方「膏状」地函中的矿物质结合。而耗乏辉麦长无球粒陨石缺乏这些元素──所以才有「耗乏」之称，这显示它们来自火星的地函。
但这些岩石是如何接近地表，而能在撞击中喷飞呢？在地球上，地函岩石可以透过两种方式来到地表：当两个地壳板块分开而让地函得以上升时，或是称为「地函柱」（mantle plume）的超热地函物质喷泉从深处升起时。火星似乎从未有过板块构造，所以地函柱的是最有或许的状况。
科学家依据陨石中特定元素的放射性衰变，得知这些岩石都来自一个相对年轻的火山位置──也许是一堆熔岩流组成的沉积物。
假如这些飞过太空的火山岩都来自某一次撞击，那这次撞击一定相当强大，留下至少3.2公里或什至更大的陨石坑。这个陨石坑应该有110万年左右的历史，而陨石表面随时间受到宇宙射线轰击的改变，则揭露它们在撞击后在太空中飞行了多长的时间。
但是有些生活，相濡以沫，即便有了这些线索，要将这些火星岩石碎片追溯到它们的原始位置依旧极其艰难。它们就像从整块拼图分离出来的一片片独立拼图：假如不得知它们最初的生态是什么样子，差不多不或许将它们放回火星的某个特定区域。
「身为一位地质学家，我们会记录许多有关岩石样本采集地点的资讯，由于背景生态相当重大。」在格拉斯哥大学探究火星陨石的博士生阿因．欧布莱恩（áine O'Brien） 说，他没有参与此项探究。 「对火星陨石来说，由于我们不得知它原来所在的生态状况，所以必须对当时的形成过程做出相当有依据的猜测。」
以便让推测更于理有据，科学家使用了行星科学领域的一种新工具：机器进修（machine learning）。
数百万个陨石坑之一
确定行星表面年龄的唯一方法，是采集实质的样本并探究其中的放射性化合物。但美国航太总署（NASA）和欧洲太空总署（ESA）的火星样本返回计画要到2030年代才能将一些原始的火星岩石带回地球。在那之前，探究人员需要仰赖一种称为陨石坑计数（crater counting）的技术来估计火星的表面年龄。
在地球上，强风、流动的水、喷发的熔岩和丰饶的生物会迅速抹去先前撞击所形成的陨石坑。但在火星上则不然，这是个地质促销阙如、风力微弱且缺少地表液态水的全球。在火星上，相当大型的陨石坑能在数亿年或什至数十亿年内都维持完好无损的状态。假设撞击频率随时间的转变是已知的，那么有更多陨石坑的火星表面会比陨石坑较少的表面更为古老。
科学家可以运用其他方法来推断陨石坑的年龄。 「当小行星撞击表面时，会有一堆碎片弹飞出来。」这项新探究的首要作者──科廷大学的行星地质学家安东尼．拉加恩（Anthony Lagain）说。掉回火星的碎片会再度撞击地表，并在原本的主陨石坑周围形成较小的次级陨石坑。即使是在火星上，这些次级陨石坑也会在数百万年内被风侵蚀，所以任何被次级陨石坑包围的大陨石坑，一定都是在火星历史的近期才形成的。
「以便更精确地推估地表的年代，我们需要找到更小的陨石坑，」科廷大学的天文地质学家、该探究的共同作者格雷琴．贝内迪克斯 (Gretchen Benedix) 强调。小型撞击比大型撞击更为普遍，所以科学家可以运用两个表面区域内小型陨石坑数量的细微差异，来计算出更详尽的时间轴。
以便确定某个陨石坑的年龄是否恰好是110万年，探究团队必须对火星的小型陨石坑开展编目，并用它们来精确推断火星表面的形成年代。假如完全以人工开展，那会是相当痛苦的岗位。所以他们将火星的轨道影像输入机器进修程式，并训练它寻找直径不到1公里宽的陨石坑。
科廷大学的资料科学家、该探究的共同作者哥斯达．塞维斯（Kosta Servis） 说，程式不久就察觉了大约9000万个陨石坑。有了陨石坑的时间线后，探究团队便能压缩耗乏辉麦长无球粒陨石的或许起源范围。
巨型火山的碎片
在筛选资料后，探究团队在火星的火山区域察觉了19个大型陨石坑。这些陨石坑周围散布着多个次级陨石坑──显示这些行星伤痕或许与他们所寻找的110万年陨石坑同样古老。之后，探究人员运用9000万个小型陨石坑的目录，得以精确地推测从大陨行石坑辐射出来的碎片层年代，从而更精确地估计它们的年代。
有些陨石坑的年龄符合预期，但这样还不够。周围地形的形成年代也必须与陨石中察觉的矿物年龄相符才行。以便测试这一点，探究团队再次使用他们的陨石坑目录确定火山平原的年代。
在这19个陨石坑中，只有两个是从110万年前撞击事情形成的年轻火山沉积物中挖掘出来的：09-00015陨石坑和图廷陨石坑。后者（以伦敦的一个区域命名）看起来是由强大的斜向撞击所形成──这种撞击会将众多的火星陨石送进太空。
「图廷陨石坑有种特别的多层喷射物沉积，这显示撞击发生时周围有冰或水存在。」伦敦自然历史博物馆（Natural History Museum）的行星科学家彼得．格林德罗德（Peter Grindrod）说，他并未参与此项探究。撞击模拟显示，冰和水可以形成更多的碎片，假如动量足够，就会有众多碎片逃逸到太空之中。
有了这些证据，探究团队确定30公里宽的图廷陨石坑就是耗乏辉麦长无球粒陨石的首要起源地。 「这是个相当完善的论证，」戴利说：「一切似乎都很吻合。」
科学家还没有完全排除 09-00015 陨石坑的或许性，但重大的是这两个陨石坑「都位于塔尔西斯区域，那里有个巨大的中心，或者说是超级地函柱，长久以来一直被觉得是导致火星表面巨大隆起的缘由。」格林德罗德说。不管陨石来自哪个特定的陨石坑，它们都可以告诉我们火星上最大火山区的历史。
先前的陨石坑计数显示，塔尔西斯区域的若干特征是在37亿年前形成的，但较年轻的耗乏辉麦长无球粒陨石只有数亿年的历史。这强调塔尔西斯的超级地函柱差不多与火星本身一样古老，并且在火星其他许多火山中心消亡后相当长的一段时间里，它仍持续形成岩浆。
就像地球的地函柱一样，火星的地函柱合作塑造了火星表面的演化，在大幅度改变火星地形的另外，也喷发出众多改变大气的气体。塔尔西斯超级地函柱或许对这颗红色星球的进展，形成近乎持续性的作用。
火星频繁喷发的日子早已过去，但塔尔西斯火山的持续促销扶持了这样的观点：即使是那些原本应该在数十亿年前就失去内部热量的小型行星，也可以持久维持火山促销，时间远远超过我们的最初的估计。
解谜其他行星陨石坑
拉加恩的团队受到这个察觉的鼓舞，期盼能够进一步证实其他火星陨石的来源──含有一些最古老的陨石，这或许会揭露更多有关火星曾有众多液态水的历史。
但这项探究的价值和前方或许的顺利，都取决于机器进修程式是否能够正确计数陨石坑数量。陨石坑的统计相当艰难，例如：撞击频率随时间的转变是估计出来的，火星上相似陨石坑的小型圆形结构或许会骗过计算机程式。
约翰霍普金斯大学使用物理评测室（Applied Physics Laboratory）的行星火山学家劳伦．乔兹维亚克（Lauren Jozwiak）强调，机器进修「是试图解决这个难题相当有创意的方法 」，她并未参与此项探究。 「噢，我期盼这个方法能够顺利，由于假如顺利了，就能把这个方法使用到其他行星上，那就太酷了！」
这项探究的作者对此强调赞同。 「火星很酷，」贝内迪克斯说：「但这种演算力和方法不只适用于火星，它还要上月球、到水星。」
假如机器进修真的解决了由来已久的陨石之谜，那它将为各类想不到的或许性敞开大门。 「可以说，我们才刚着手目睹机器进修对行星科学的作用。」格林德罗德强调。