一项最新研究显示，如今寒冷干燥的火星，在数十亿年前可能曾长期处于温暖湿润的“热带雨林式”气候之下，部分地区甚至类似地球热带绿洲，有持续降雨和丰富液态水环境。 这一判断来自“毅力号”火星车在耶泽罗陨击坑行进途中发现的大片浅色“漂白”岩石碎块，经分析证实其中富含一种铝质高岭石黏土矿物，通常只在长期强降雨淋滤条件下才会大量形成。
研究团队认为，这些矿物不仅为火星古气候提供了关键证据，也进一步强化了火星曾具备适宜生命生存环境的可能性。
这项成果近日发表在《Communications Earth & Environment》期刊上，由普渡大学行星科学家阿德里安·布罗兹领衔完成，其所在团队成员同时参与美国国家航空航天局（NASA）“毅力号”任务的长期科学规划工作。 研究人员指出，在火星轨道探测资料中，高岭石类岩石本就极为罕见，被视为最难形成的一类蚀变矿物，意味着其背后需要极其丰富且持续时间极长的水活动。 在地球上，这类铝质高岭石大多发育于热带雨林等高温高湿地区，或是长期暴露于大量降雨的风化带之中。
根据“毅力号”搭载的SuperCam和Mastcam-Z等科学仪器获取的光谱与成像数据，研究团队将耶泽罗陨击坑内这些浅色碎块与地球加州圣迭戈附近及南非等地的高岭石样品进行对比，发现其矿物组合和蚀变特征高度相似。 这意味着火星上这些岩石很可能经历过与地球热带雨林类似的长期降雨淋滤过程，而非仅仅由局部热液作用改造。 科学家进一步利用来自三个不同地点的数据集，对比了“高温热液淋滤”和“低温雨水淋滤”两种情景在化学指纹上的差异，最终更倾向于后者。
不过，这批高岭石碎块的“身世”仍是未解之谜。 目前在“毅力号”行驶路线上随处可见这些浅色岩块，但附近地层中并未发现明显的大型母岩出露。 研究团队提出了两种可能：其一，这些物质原本发育于火星其他地区的大型高岭石岩体中，随后通过古代河流搬运并沉积到耶泽罗曾经存在的古湖之中；其二，这些岩块可能源自一次或多次陨石撞击事件，被抛射并散落在陨击坑表面。
卫星遥感显示，火星其他区域也存在大面积高岭石露头，但目前尚无法由火星车近距离考察。 因此，对于耶泽罗陨击坑内这些尺寸从小卵石到大巨砾不等的碎块而言，它们暂时是人类唯一可以“亲自”分析的高岭石样本，为解读火星古环境演化提供了宝贵窗口。 科学家强调，这些岩石就像一座“时间胶囊”，保存着火星在数十亿年前经历过的气候和水文条件，有助于推演这颗行星如何从可能的温暖湿润走向今天的寒冷干旱。
布罗兹指出，在地球上，高岭石除了可在热带雨林式气候下通过长期降雨淋滤形成，也可以在高温热液系统中由热水改造原始岩石而成，但后者会留下与低温雨水淋滤完全不同的化学特征。 对比分析显示，耶泽罗陨击坑内样本的化学指纹与“冷水长期淋滤”情景更加吻合，从而支持火星早期存在持续降雨和稳定水循环的推断。 研究团队认为，这类降雨过程可能持续了数百万年，足以在大范围地壳中重塑矿物组成。
耶泽罗陨击坑被认为在早期火星曾拥有一座面积约为太浩湖两倍的古湖泊，其三角洲沉积地貌早在任务规划阶段就被视为搜寻古生命线索的重点区域。 如今在湖盆附近发现的高岭石碎块，则为“古湖+降雨”的组合情景提供了重要支撑，使得“火星曾是热带绿洲”的设想具有更坚实的矿物学基础。 研究团队表示，如果未来能在火星其他地区的大型高岭石露头开展原位调查，有望进一步厘清这些岩石的成因与空间分布，从而拼出一幅更完整的火星古气候图景。
从生命潜力角度看，高岭石指向的“雨养环境”尤为引人关注。 水是已知一切生命形态赖以存在的基础，而长期存在的温暖、潮湿、富水环境被视为孕育生命乃至维持生态系统稳定的关键条件。 研究人员认为，如果火星曾有类似地球热带地区那样的长期降雨和湿润环境，那么这些高岭石记录下来的，很可能就是一段对潜在生命极为友好的气候时期；倘若火星上曾经出现过生命，这里或许就是其最有可能繁荣发展的舞台之一。
编译自/ScitechDaily