編譯 劉聲遠(yuǎn)

運(yùn)用機(jī)器學(xué)習(xí)算法，科學(xué)家探索地球上最古老火星隕石的起源地。

“黑美人”在火星上的出處（示意圖）

“黑美人”隕石

迄今，科學(xué)家已經(jīng)在地球上采集到200多個(gè)火星隕石，其中之一——NWA 7034（俗稱“黑美人”）最特別，因?yàn)樗喾N不同類型的巖石。在地球上發(fā)現(xiàn)的火星隕石中，只有“黑美人”包含角礫巖。

窺視地球

“黑美人”是2011 年在非洲撒哈拉沙漠西部被發(fā)現(xiàn)的，其中最古老的部分形成于45 億年前。500 萬～1000 萬年前，當(dāng)一顆小行星撞擊火星時(shí)，“黑美人”從火星上被撞出，經(jīng)過一段太空之旅最終落到地球上。科學(xué)家2022 年7 月宣布，運(yùn)用一臺(tái)超級計(jì)算機(jī)和一種機(jī)器學(xué)習(xí)算法，他們確定“黑美人”的起源地是位于火星南半球的辛梅利亞—塞壬高地區(qū)域。對“黑美人”進(jìn)行的化學(xué)成分檢測表明，在“黑美人”形成時(shí)期，辛梅利亞—塞壬高地區(qū)域的氣候條件可能與今天的冰島類似，而且當(dāng)時(shí)火星上有與地球類似的火山活動(dòng)。

科學(xué)家認(rèn)為，探索“黑美人”有助于比較地球和火星的形成歷史，這是因?yàn)椤昂诿廊恕庇涗浟嘶鹦茄莼瘹v史的第一階段，這也是包括地球在內(nèi)的所有類地行星演化歷史的第一階段。在板塊運(yùn)動(dòng)等因素的影響下，地球逐漸失去了古老的表面特征。而通過觀測在火星表面的古老地貌和探索來到地球上的火星隕石的組成，科學(xué)家能夠類推古老地球的表面情況。事實(shí)上，這是“窺探”古老地球的一種難得的途徑。

多次撞擊

為查明“黑美人”究竟來自火星上的哪一個(gè)隕擊坑，科學(xué)家采用機(jī)器學(xué)習(xí)算法，在24 小時(shí)內(nèi)分析了9000萬個(gè)火星隕擊坑，發(fā)現(xiàn)有多次撞擊事件促進(jìn)了“黑美人”的形成。

火星車在火星表面發(fā)現(xiàn)的隕石

首先，“黑美人”的最古老碎片于15 億年前從火星上的庫熱特隕擊坑起飛。隨后，這些碎片回落到火星表面，一直待到了500 萬~1000 萬年前。當(dāng)時(shí)，一顆小行星撞擊火星，導(dǎo)致卡拉薩隕擊坑形成，也導(dǎo)致“黑美人”從這個(gè)隕擊坑中被撞出，飛向地球。另有一項(xiàng)新研究發(fā)現(xiàn)，“黑美人”中所含鋯石晶體的受沖擊情況表明“黑美人”不止經(jīng)受過一次撞擊。

不過，這次撞擊的地點(diǎn)迄今未明?？茖W(xué)家用澳大利亞西部城市卡拉薩之名來命名“黑美人”在火星表面被撞出之地，這是因?yàn)榈厍蛏献罟爬系囊恍r石就發(fā)現(xiàn)于該市的巖層中。

未解之謎

總之，這些新研究證明“黑美人”首次被拋射出的區(qū)域是原始火星地殼的殘留部分?？茖W(xué)家希望通過新算法確定地球上其他火星隕石的具體發(fā)源地，由此進(jìn)一步探明火星的地質(zhì)歷史，回答一個(gè)耐人尋味的問題：為什么初始狀況與地球相近的火星今天卻又干又冷，與地球這樣的生命之星完全不能同日而語？另外，科學(xué)家也猜想：既然當(dāng)初的火星并非又干又冷，而且有地球那樣的火山活動(dòng)，氣候狀況與地球也有可比性，那么曾經(jīng)的火星是否有過生命存在？要想知道這些問題的答案，還需要很多的探索。

“黑美人”之旅（示意圖）

地球上的火星隕石

20世紀(jì)80年代初，科學(xué)家已經(jīng)意識(shí)到，在地球上發(fā)現(xiàn)的輝玻無球粒隕石、輝橄無球粒隕石和純橄無球粒隕石（合稱SNC隕石）與其他大多數(shù)類型的隕石明顯不同：SNC 隕石的形成年代更近，氧同位素組成不同，還含有水風(fēng)化產(chǎn)物。1976 年，“海盜號”火星登陸器檢測了火星表面巖石的化學(xué)組成?？茖W(xué)家發(fā)現(xiàn)，SNC 隕石的化學(xué)組成與火星表面巖石有諸多相似點(diǎn)。于是，多位科學(xué)家提出猜想：SNC 隕石源自一個(gè)較大的天體，很可能就是火星。

1983 年，科學(xué)家公布了一個(gè)研究結(jié)果：在輝熔長石無球粒隕石中包含的多種氣體與“海盜號”檢測的火星大氣成分相同或相近，而且輝熔長石無球粒隕石有明顯的撞擊成因。于是，這個(gè)發(fā)現(xiàn)為SNC 隕石源自火星這一猜想提供了直接證據(jù)。

2000 年，一項(xiàng)薈萃研究得出結(jié)論：SNC隕石（當(dāng)時(shí)一共發(fā)現(xiàn)了14 塊）源自火星。不過，地球上還有一些隕石不屬于SNC隕石，但它們也是火星隕石。到2020 年9 月，在地球上歸類的火星隕石一共有277 塊，占已歸類隕石總量（7.2萬塊）不到半個(gè)百分點(diǎn)。迄今發(fā)現(xiàn)的最大、最完整的火星隕石是2021年初在馬里被發(fā)現(xiàn)的，其重量為14.5千克。

竟然會(huì)有火星“客人”來到地球，真是神奇（想象圖）