新研究揭示雨養氣候線索 火星或曾是“熱帶綠洲”

一項最新研究顯示，如今寒冷干燥的火星，在數十億年前可能曾長期處于溫暖濕潤的“熱帶雨林式”氣候之下，部分地區甚至類似地球熱帶綠洲，有持續降雨和豐富液態水環境。 這一判斷來自“毅力號”火星車在耶澤羅隕擊坑行進途中發現的大片淺色“漂白”巖石碎塊，經分析證實其中富含一種鋁質高嶺石黏土礦物，通常只在長期強降雨淋濾條件下才會大量形成。

研究團隊認為，這些礦物不僅為火星古氣候提供了關鍵證據，也進一步強化了火星曾具備適宜生命生存環境的可能性。

這項成果近日發表在《Communications Earth & Environment》期刊上，由普渡大學行星科學家阿德里安·布羅茲領銜完成，其所在團隊成員同時參與美國國家航空航天局（NASA）“毅力號”任務的長期科學規劃工作。 研究人員指出，在火星軌道探測資料中，高嶺石類巖石本就極為罕見，被視為最難形成的一類蝕變礦物，意味著其背后需要極其豐富且持續時間極長的水活動。 在地球上，這類鋁質高嶺石大多發育于熱帶雨林等高溫高濕地區，或是長期暴露于大量降雨的風化帶之中。

根據“毅力號”搭載的SuperCam和Mastcam-Z等科學儀器獲取的光譜與成像數據，研究團隊將耶澤羅隕擊坑內這些淺色碎塊與地球加州圣迭戈附近及南非等地的高嶺石樣品進行對比，發現其礦物組合和蝕變特征高度相似。 這意味著火星上這些巖石很可能經歷過與地球熱帶雨林類似的長期降雨淋濾過程，而非僅僅由局部熱液作用改造。 科學家進一步利用來自三個不同地點的數據集，對比了“高溫熱液淋濾”和“低溫雨水淋濾”兩種情景在化學指紋上的差異，最終更傾向于后者。

不過，這批高嶺石碎塊的“身世”仍是未解之謎。 目前在“毅力號”行駛路線上隨處可見這些淺色巖塊，但附近地層中并未發現明顯的大型母巖出露。 研究團隊提出了兩種可能：其一，這些物質原本發育于火星其他地區的大型高嶺石巖體中，隨后通過古代河流搬運并沉積到耶澤羅曾經存在的古湖之中；其二，這些巖塊可能源自一次或多次隕石撞擊事件，被拋射并散落在隕擊坑表面。

衛星遙感顯示，火星其他區域也存在大面積高嶺石露頭，但目前尚無法由火星車近距離考察。 因此，對于耶澤羅隕擊坑內這些尺寸從小卵石到大巨礫不等的碎塊而言，它們暫時是人類唯一可以“親自”分析的高嶺石樣本，為解讀火星古環境演化提供了寶貴窗口。 科學家強調，這些巖石就像一座“時間膠囊”，保存著火星在數十億年前經歷過的氣候和水文條件，有助于推演這顆行星如何從可能的溫暖濕潤走向今天的寒冷干旱。

布羅茲指出，在地球上，高嶺石除了可在熱帶雨林式氣候下通過長期降雨淋濾形成，也可以在高溫熱液系統中由熱水改造原始巖石而成，但后者會留下與低溫雨水淋濾完全不同的化學特征。 對比分析顯示，耶澤羅隕擊坑內樣本的化學指紋與“冷水長期淋濾”情景更加吻合，從而支持火星早期存在持續降雨和穩定水循環的推斷。 研究團隊認為，這類降雨過程可能持續了數百萬年，足以在大范圍地殼中重塑礦物組成。

耶澤羅隕擊坑被認為在早期火星曾擁有一座面積約為太浩湖兩倍的古湖泊，其三角洲沉積地貌早在任務規劃階段就被視為搜尋古生命線索的重點區域。 如今在湖盆附近發現的高嶺石碎塊，則為“古湖+降雨”的組合情景提供了重要支撐，使得“火星曾是熱帶綠洲”的設想具有更堅實的礦物學基礎。 研究團隊表示，如果未來能在火星其他地區的大型高嶺石露頭開展原位調查，有望進一步厘清這些巖石的成因與空間分布，從而拼出一幅更完整的火星古氣候圖景。

從生命潛力角度看，高嶺石指向的“雨養環境”尤為引人關注。 水是已知一切生命形態賴以存在的基礎，而長期存在的溫暖、潮濕、富水環境被視為孕育生命乃至維持生態系統穩定的關鍵條件。 研究人員認為，如果火星曾有類似地球熱帶地區那樣的長期降雨和濕潤環境，那么這些高嶺石記錄下來的，很可能就是一段對潛在生命極為友好的氣候時期；倘若火星上曾經出現過生命，這里或許就是其最有可能繁榮發展的舞臺之一。

編譯自/ScitechDaily