科学家近日在一块罕见的火星陨石中发现了一种前所未见的火星岩石类型，其中含有一种迄今从未在火星样本中被正式识别出的矿物——石榴石，这一发现有望揭示火星在四十多亿年前的温度、压力条件及关键地质演化过程。
与经历了数十亿年板块运动、火山活动和侵蚀作用、不断被“翻新”的地球不同，火星表面在很大程度上保留了远古时期的原始地质记录，这使得每一块罕见的火星岩石都成为研究这颗行星早期历史的珍贵档案。由国际团队联合完成的新研究报告了一类此前未知的火星岩石，其中首次明确识别出石榴石矿物，这是科学界在火星样本中首次发现这类矿物，对理解火星古老地壳的形成与演化具有重要意义。
该研究由加拿大布鲁克大学地球科学系助理教授 Tanya Kizovski 领衔，来自英国朴茨茅斯大学、加拿大皇家安大略博物馆、意大利的的里雅斯特大学以及英国开放大学的科研人员参与了合作。参与研究的朴茨茅斯大学环境与生命科学学院地球与行星科学教授 James Darling 表示，这一发现“为我们理解火星地质提供了一个十分鲜明的新维度，打开了探索这颗邻近行星演化历程的令人振奋的新窗口”。
在地质学中，石榴石不仅是一种常被视为红色宝石、也是一月生辰石的矿物，更是一种记录地质环境条件的“信息载体”。石榴石往往在特定的温度、压力和化学环境下生成，其内部结构和化学组成可以保存岩石形成时的详细物理化学条件，因此长期以来被用作重建行星地壳演化和变质作用历史的重要工具。石榴石在火星样本中的意外出现，意味着科学家获得了一种全新的火星地质记录载体，有望帮助厘清火星早期地壳部分区域的形成过程以及后续经历的热变质和构造改造。
这块含石榴石的火星岩石样本来自一颗名为 NWA 8171 的火星陨石碎片，目前收藏于皇家安大略博物馆（ROM）。在对该碎片矿物和化学组成进行分析时，研究团队注意到其中一小段区域的成分“有些古怪”，起初他们以为这是一种常见的辉石矿物，但在进一步细致检查后，情况发生了变化。Kizovski 回忆说，这块微小样本的化学特征“看上去非常有意思”，团队于是借助朴茨茅斯大学电子显微与微区分析平台以及 ROM 的激光分析设备，对该区域进行了更高精度的测量。在来自的里雅斯特大学和开放大学科研人员的协助下，团队最终确认这是一种石榴石，而这种矿物此前从未在任何火星陨石或火星探测样本中被发现。
根据现有证据，研究团队认为这块岩石很可能经历过类似地球上变质岩形成过程的环境条件。在地球上，石榴石常见于变质岩中，变质作用可以在高温、高压或高温流体作用下，将原有的火成岩或沉积岩转变为新的岩石类型。在火星上，要形成石榴石这样的变质矿物，可能需要由大型陨石撞击火星表面产生的剧烈冲击和高温高压条件，或者由岩浆上侵进入火星地壳时带来的热与压力作用，也不排除这两种因素共同参与的可能性。不过，Kizovski 亦强调，目前的化学和矿物学证据尚不足以完全判定这块含石榴石岩石是在火星本地形成，还是由另一颗母体天体上的陨石带到火星并在那里与火星物质混合，这意味着该岩石存在“非火星”来源的开放可能性。
要最终搞清这块岩石究竟起源于火星本身，还是来自其他行星或小天体，科学家还需进一步分析其同位素特征。Kizovski 指出，若直接测量这块含石榴石岩石本身的氧同位素组成，将有助于判断其是否为典型的火星物质，还是外来陨石撞击体的碎片。同位素是一类具有相同质子数和电子数、但中子数不同的原子，其比例和指纹往往可以追溯物质的来源与演化历史。然而，由于这块样本可能是目前唯一已知的含石榴石火星岩石，对其进行高精度同位素分析意味着必须破坏其中一部分，这项“破坏性”测试迄今仍被研究团队刻意避免，以保护这份极为稀有的科研资源。
目前，ROM 馆藏负责人 Kim Tait 和研究助理 Jessica Tomacic 正与 Darling 教授继续对样本进行深入分析，希望通过更精细的显微结构、化学成分测量以及与火星轨道器和巡航车遥感数据的比对，进一步厘清该岩石的形成环境和演化路径。Kizovski 表示，随着后续工作推进，她相信科学界将能够更好地理解石榴石在火星上的来源和历史，以及由此反映出的火星早期地质过程。