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    自发现以来就引起激烈争论的小蓝莓——神秘火星蓝莓

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      牛顿

      美国宇航局官方称,机遇号探测器结束了在这颗红色星球上长达14年的冒险。多年来探测器收获了许多有趣发现,就在它着陆两个月后,偶然遇到了一些微小的物体。这些小东西和蓝莓看起来十分相似,其性质至今仍然困扰着科学家们。

      2004年2月11日,机遇号在Meridiani Planum探索岩石露头时,发现火星表面的一片区域覆盖着坚硬的圆形灰色鹅卵石。MER(火星探测巡视器)团队根据这些东西的形状,称它们为“蓝莓”。

      自发现以来就引起激烈争论的小蓝莓——神秘火星蓝莓

      真彩图像:火星上被称为“浆果碗”的岩石

      “我们看到了一些非常奇怪的情况,”MER团队成员、康奈尔大学科学家史蒂夫·斯奎尔当时在他的杂志上写道。“我们看到这些我们称之为spherules(球粒)的奇怪的圆形物体嵌进露头(岩石、矿脉和矿床露出地面的部分。),就像松饼里的蓝莓。发生喷时,露头会被侵蚀掉,那些小球粒似乎比其它露头更能抵抗侵蚀,然后就会掉下来滚到山下。有点怪怪的。”

      自发现以来就引起激烈争论的小蓝莓——神秘火星蓝莓

      机遇号探测器在火星表面观察到的神秘“蓝莓”

      利用机遇号的显微成像相机,MER团队观察到了几批很小的蓝莓,它们的直径从100微米到6.2毫米不等。在发现后不久,在美国宇航局发布的新闻稿中Squyres提到,蓝莓的这些特征不同于以前在火星上看到的任何东西。

      对这种不同寻常的地质现象有多种解释,包括由于水环境、陨石撞击和火山爆发而产生的增生。在发现后的两周,MER团队确立了吸积理论,他们声称这些球状卵石是一种被称为“结核”的地质现象。

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      地球上的钙质结核

      Harry McSween,田纳西州大学的行星科学家,同时也是美国气象局团队成员向天文在线讲述到:

      “降落时,我们发现地表都被蓝莓覆盖了,这真的是一个惊喜,”

      “从轨道观测中我们得知,该区域含有大量的赤铁矿,这是我们选择着陆点的原因之一。”

      “蓝莓就是从轨道上看到的赤铁矿(hematite)——从岩石中的水溶液中慢慢生长出来的一小团物质。

      “我们能够辨别出它们中的赤铁矿,并在岩石本身中看到它们,”

      “当岩石风化的时候其他的东西被像是风这样的东西吹蚀掉了,但是结核仍然存在,并在表面积累到比较高的浓度,所以结核的抗性就会表现得更加明显。地质学家称之为“滞留沉积”。

      “类似的赤铁矿凝结物已知在地球上也存在,但它们通常更大。”

      至于蓝莓呈现出的蓝色,McSween说它们实际上是灰色的。

      “MER团队选择了某特定些波长的光用于成像,所以它们看起来是蓝色的。”

      得出了这些蓝色小球是结核的结论之后,就意味着水曾经存在于火星表面。多亏好奇号,现在这是一个被广泛接受的事实,但是在蓝莓被发现的时候,我们还不知道这些。

      自发现以来就引起激烈争论的小蓝莓——神秘火星蓝莓

      大量聚集的蓝莓

      图片来源:美国宇航局/加州理工学院/康奈尔大学/美国地质调查局/莫德斯托初级学院

      但是火星“蓝莓”的故事并未终结于此。

      2005年,亚利桑那州大学地球与空间探索学院的唐纳德·伯特与他人合著了一篇《月球与行星科学》,该论文声称MER的分析毫无意义,而且对这些奇怪地表现象还有许多方面需要做出解释。

      伯特写信给天文在线:“MER的假设存在许多问题,主要包括以下几点:蓝莓那几乎完美的形状(完美球形,而不是高度不规则的结核);均匀的尺寸(没有超过7毫米的,但是正常的结核可以达到巨大尺寸);均匀分布在一个巨大岩石上(大多结核往往集中在化学反应的前端);除了几个松散成对的他们大多都不聚在一起;还有他们不寻常的矿物学原理。”

      关于“不寻常的矿物学原理”,伯特指的是它们的灰蓝色外表,这表明这些物体是在高温下形成的。在地球上的这类东西,比如说反光发亮的赤铁矿结石,一般是从热温泉或火山蒸汽中形成。正常的结核是在低温下形成的,而且是没有光泽的铁。

      为了解释火星蓝莓,伯特和他的合著者Paul Knauth和Ken Wohletz想到了曾经的研究方向:陨石的影响。同一研究小组撰写的2005年在《自然》杂志上发表的文章表示,这些鹅卵石是一种不寻常的撞击蝶形石,是由铁片、粘稠的酸性盐蒸汽和尘埃云之间复杂的翻滚相互作用形成的。

      “这些云类似于大型火山爆发或核弹地面爆炸形成的巨大火山碎屑云,”伯特说。“这些小球体被称为‘吸积火山砾’,‘吸积火山砾’是在地球上的爆炸事件中通过翻滚加积形成的。例如6500万年前的陨石撞击事件,那次撞击被认为导致了恐龙的灭绝。这个过程有点像在一个巨大的雷雨云中凝结成冰形成冰雹。”

      自发现以来就引起激烈争论的小蓝莓——神秘火星蓝莓

      墨西哥火山砾

      伯特说,在他和同事提出假设后,MER团队考虑了这一假设,但最终拒绝了“赤铁矿冰雹”的想法。尽管如此,伯特团队的撞击球假说解释了蓝莓的球形形状,严格的尺寸(由它们在湍流气体中的悬浮造成),非常广泛而均匀的分布,以及它们不寻常的蓝色、闪亮的外观和矿物学原理。

      对此,他补充道:“我们与MER团队的基本分歧是,我们认为早期火星上的环境不必与现在地球上的相同,尽管两个行星之间有一些明显的相似之处。”“早期的火星仍然是一个不断受到撞击的较小行星,而且距离太阳的距离是地球的两倍。”

      有趣的是,夏威夷大学的地球物理学家Anupam Misra在《行星与空间科学》杂志上发表了一项2014年的研究,得出了同样的结论——火星蓝莓不是吸积形成的,而是由陨石形成的。 Misra的主要论点是,凝固理论不能解释火星蓝莓的尺寸问题,而陨石撞击理论可以。

      然而,在Misra的论文发表后不久,犹他大学的地质学家布伦达·鲍恩和石溪大学的蒂莫西·格洛奇告诉《国家地理》,结核理论还远未消亡。鲍恩说,在火星上的外星环境仍然可以产生吸积所需的条件,而格洛奇说,“机遇号”上的工具指向的是低温地质过程,而不是“高温事件”。

      日本名古屋大学和高知大学的一个研究小组提出了另一种解释,他们认为这些球体是围绕一种名为方解石的矿物核心形成的,富含铁的成分只存在于表面。天文在线解释道:

      根据野外观察和化学模型,科学家们认为富含铁的、微酸性的洪水冲刷了原始的方解石结构。与地球上不同,火星上的蓝莓似乎自始至终都是由赤铁矿制成的,没有方解石核心。但研究人员说,这可能意味着长时间的过度清洗会吞噬掉方解石。

      自发现以来就引起激烈争论的小蓝莓——神秘火星蓝莓

      方解石,一种碳酸钙矿物

      显然,关于火星蓝莓的争论仍然很激烈,但正如伯特向天文在线解释的那样,如果没有好奇心和致力于向公众分享信息的研究人员,这场正在进行的科学争论就不会发生。

      机遇号执行的是一项伟大的任务,它展示了NASA惊人的工程能力,它持续任职了如此之久,对自然的奥秘揭示了如此之多。在两次任务中,最棒的部分是史蒂夫·斯奎尔斯、吉姆·贝尔(负责“机遇号”全景照相机的首席科学家)和美国国家航空航天局(NASA)的早期决定,即一旦获得照片和科学成果,就立即与公众分享。除了增加公众的热情外,这一重大决定还允许其他的科学家尽情分享各自的研究。“我们可以随时进行假设和实时测试,而不必须是官方团队的成员。”

      火星蓝莓的真正性质仍然是个谜。这是“机遇号”取得巨大成功的一个证明,为期90个火星日的探索持续了14年之久,揭开了一直困扰着科学家的火星之谜。“机遇号”和“勇气号”的贡献将在未来几年里继续在科学界引起反响。

      参考资料

      1.Wikipedia百科全书

      2.天文学名词

      3. George Dvorsky- 天文在线-

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