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Jan. 24 2022

NASA毅力號在火星岩石發現神祕紫色薄層

  • 2021年9月10,美國航太總署毅力號火星探測車任務的第198個火星日,它在一塊名為「羅切特」(Rochette)的岩石上拍攝了這張自拍照。照片上還可以看到毅力號使用機械手臂鑽取岩芯樣本時留下的兩個小洞。PHOTOGRAPH BY NASA, JPL-CALTECH, MSSSPHOTOGRAPH BY NASA, JPL-CALTECH

    2021年9月10,美國航太總署毅力號火星探測車任務的第198個火星日,它在一塊名為「羅切特」(Rochette)的岩石上拍攝了這張自拍照。照片上還可以看到毅力號使用機械手臂鑽取岩芯樣本時留下的兩個小洞。PHOTOGRAPH BY NASA, JPL-CALTECH, MSSSPHOTOGRAPH BY NASA, JPL-CALTECH

  • 美國航太總署的毅力號探測車在2021年5月拍攝了這張岩石「納塔尼」(Nataani)的照片。影像的右側邊緣附近有個紫色的薄層;它被一連串的雷射鑽出五個小洞,以研究岩石的成分。PHOTOGRAPH BY NASA, JPL-CALTECH

    美國航太總署的毅力號探測車在2021年5月拍攝了這張岩石「納塔尼」(Nataani)的照片。影像的右側邊緣附近有個紫色的薄層;它被一連串的雷射鑽出五個小洞,以研究岩石的成分。PHOTOGRAPH BY NASA, JPL-CALTECH

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在毅力號探測車所到之處,幾乎都能在岩石上發現神祕的紫色薄層──這也許能為火星可能存在的遠古生命提供線索。

2021年9月10,美國航太總署毅力號火星探測車任務的第198個火星日,它在一塊名為「羅切特」(Rochette)的岩石上拍攝了這張自拍照。照片上還可以看到毅力號使用機械手臂鑽取岩芯樣本時留下的兩個小洞。PHOTOGRAPH BY NASA, JPL-CALTECH, MSSSPHOTOGRAPH BY NASA, JPL-CALTECH

2021年9月10,美國航太總署毅力號火星探測車任務的第198個火星日,它在一塊名為「羅切特」(Rochette)的岩石上拍攝了這張自拍照。照片上還可以看到毅力號使用機械手臂鑽取岩芯樣本時留下的兩個小洞。PHOTOGRAPH BY NASA, JPL-CALTECH, MSSSPHOTOGRAPH BY NASA, JPL-CALTECH

紅色的灰塵將火星的地表與天空都塗抹成鏽紅色,但美國航太總署(NASA)的毅力號(Perseverance)探測器車卻在鐵鏽色澤中,發現了另一種顏色──在這位「機器人地質學家」造訪的幾乎每個地點,都出現紫色斑塊。

這種顏色在部分岩石上形成光滑的薄層,在另一些岩石上則是留下油漆般的斑點。洛斯阿拉莫斯國家實驗室(Los Alamos National Laboratory)的地球化學家安.歐里拉(Ann Ollila)在最近舉行的美國地球物理聯盟(American Geophysical Union)會議上,提出了對這些岩石薄層的初步分析。她說還有一些岩石的局部看起來像被洋紅色的「糖霜」覆蓋住。

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這些顏色出現在各種形狀和大小的岩石上──即使是微小的鵝卵石也不例外。但這些薄層究竟是如何形成的呢?歐里拉說:「我真無法給出好答案。」

美國航太總署的毅力號探測車在2021年5月拍攝了這張岩石「納塔尼」(Nataani)的照片。影像的右側邊緣附近有個紫色的薄層;它被一連串的雷射鑽出五個小洞,以研究岩石的成分。PHOTOGRAPH BY NASA, JPL-CALTECH

美國航太總署的毅力號探測車在2021年5月拍攝了這張岩石「納塔尼」(Nataani)的照片。影像的右側邊緣附近有個紫色的薄層;它被一連串的雷射鑽出五個小洞,以研究岩石的成分。PHOTOGRAPH BY NASA, JPL-CALTECH

科學家希望能更深入探討這個謎團。「隨著我們的分析持續進行,有很多事情值得期待。」尼娜.藍札(Nina Lanza)說;她是洛斯阿拉莫斯國家實驗室太空與行星探索團隊的負責人,一直以來都與歐里拉一起研究這些薄層。

這些神祕斑點的起源將有助於揭露火星歷史的線索,包括它是否可能存在遠古生命。在這些薄層形成時,可能已經將周遭狀況的資訊寫進它們的化學和礦物組成之中,這能幫助科學家重建早已消失的環境。它們還可能還握有更多火星生命存在的直接證據:在地球上,就有許多微生物塑造了類似的岩石表層。

研究這種類型的地殼結構,也能幫助科學家更了解其他行星的運作方式。紐約尼加拉大學的環境微生物學家卡珊德拉.瑪諾莎(Cassandra Marnocha)這麼問道:「地質作用有多普遍?在不同的星球上又有何差異?」

紫色薄層

這些紫色的火星薄層是在耶澤羅隕石坑(Jezero crater)中發現的,這個45公里寬的凹坑源自數十億年前的隕石撞擊,曾經有個古老的湖泊位於此處。毅力號於2021年2月在這個隕石坑著陸,此後一直在隕石坑中漫遊。在探測車行進路線上的幾乎每一站,其拍攝照片中都會出現這些紫色「亮點」。

雖然火星上的岩石薄層並不是個新發現,但耶澤羅隕石坑中頻繁出現的紫色斑點,讓科學家抓破了頭也想不出個所以然來。

「我們在過去的探測車任務中,從未見過這些特殊的紫色斑塊。」普渡大學的布萊德里.加爾辛斯基(Bradley Garczynski)也在最近的美國地球物理聯盟會議上發表了對這些薄層的分析報告。加爾辛斯基利用一對「桅杆相機-Z」(Mastcam-Z)拍攝的影像來研究薄層。他說,這對相機「基本上可說是探測車的科學之眼」,讓科學家藉由各種濾鏡捕捉特定波長光線所拍攝的影像,來大致了解岩石的組成。

歐里拉和她的同事正使用探測器的「超級相機」(SuperCam)對薄層進行更近距離的觀察,該相機能夠向岩石發射雷射,使一小部分的物質蒸發,以研究其元素組成。每次發射雷射時,會在岩石表面鑽出一個小洞,並發出「啪」的一聲。探測車上的麥克風可以捕捉到這個聲音,讓科學家知道雷射何時穿透薄層並進入下方的岩石。這些聲音同時也會揭露岩石的一些屬性,例如硬度。

初期的分析結果顯示,紫色的薄層似乎比下方的岩石還軟,化學屬性也不同。加爾辛斯基表示,根據桅杆相機-Z的影像,薄層可能含有數種氧化鐵。歐里拉也說,超級相機的分析顯示薄層富含氫,偶爾也會有鎂。

氫的存在顯示水在紫色斑塊的形成中發揮了作用。氧化鐵也指向有水參與其中,有點像是雨水會在自行車上形成鐵鏽那樣。進一步研究或許能解開關於這顆紅色星球潮溼過去的大量訊息,包括水在耶澤羅隕石坑中停留了多久,甚至是湖泊本身的化學組成。加爾辛斯基表示:「薄層的存在可能是這個故事的關鍵。」

然而,紫色斑塊的位置卻有點神祕。毅力號目前的路線並沒有穿過湖泊沉積物,而是穿過冷卻岩漿形成的岩石。這些岩石是如何抵達目前所在的隕石坑底部?水又是何時以何種方式接觸這些岩石?這些問題都還不清楚。藍札說:「如果要我猜,在耶澤羅隕石坑的所有物質中,哪裡可以找到薄層,我可能不會猜是這裡。」

到目前為止,該團隊只分析了一些樣本,還正在處理許多挑戰。歐里拉指出,超級相機的不同化學讀數和雷射的聲音變化似乎沒有完全一致。要將薄層、底層岩石和火星表面無處不在的灰塵的化學特徵區分開來,是項複雜的工作。火星上的強風也干擾了科學家聽到雷射聲音的時機。

藍札說:「火星可沒想讓我們輕鬆以對。」

微生物「防曬霜」

在地球上,這樣的薄層往往與生命有關。這也表示火星的岩石薄層可能是天文生物學家的一大利多。

瑪諾莎解釋,岩石的角落和裂縫可以為惡劣環境中的微生物創造出微小的安全天堂,提供營養、遮擋陽光,或是在乾燥的環境中提供水分。其中有些微生物會代謝從岩石表面沖刷出或溶解在水中的金屬,從而形成岩石表面的薄層。在火星上,薄層甚至能防止火星上強烈的太陽輻射分解脆弱的有機結構,並保存古代微生物死亡後的證據。

早在1970年代中期登陸火星的維京號(Viking)任務期間,就發現了火星上岩石薄層的最早跡象,但一直要等到更多探測車登陸後,科學家才確定這些深色的斑點是另一層物質,而非表面汙漬,瑪諾莎說。

振奮人心的是,在好奇號(Curiosity)探測車目前正在探勘的蓋爾隕石坑(Gale crater)中,發現了富含錳的深色薄層。這個發現不禁讓人想起地球上有種被稱為「岩漆」(varnish)的特殊岩石薄層,而這種薄層往往充滿了微小的生命形式。洛斯阿拉莫斯國家實驗室的環境微生物學家克里斯.葉格(Chris Yeager)表示,在最近對美國各地岩漆進行的一項調查中,科學家發現了一些「已知的抗輻射細菌」。

耶格爾和他的同事發現,有種特殊類型的藍綠菌(cyanobacteria)似乎是岩漆中錳含量的關鍵,它可以聚集金屬物質,防止太陽輻射造成的破壞,功能有點像是防曬霜。

藍札說,在耶澤羅隕石坑中新發現的薄層裡,沒有被認定為岩漆所需含有的錳,但也並不代表這樣的薄層和遠古代微生物沒有關連。「誰知道火星微生物會怎麼做呢?」

研究團隊希望能夠進一步解開薄層的化學成分,並尋找可能暗示微生物存在的火星地殼有機物質。將這些岩石帶回地球實驗室進行分析,是確認紫色斑塊如何形成的少數幾種方法之一。

毅力號在穿越隕石坑時,一直在鑽探火星岩石樣本,並將它們密封在管中,這些密封管將儲存在火星表面,等待將來返回地球的任務帶回。雖然這些紫色薄層相當脆弱,歐里拉希望薄層能夠經得起採樣過程的考驗,這樣科學家就能在未來進行更仔細的研究。

同時,當毅力號緩慢地駛向耶澤羅三角洲時,研究團隊對繼續他們的研究工作感到相當興奮,耶澤羅三角洲是古代河流流入隕石坑時,沉積物所形成的延展沖積扇。藍札說:「我們仍處在研究的初期階段,這只是我們可能遇到的一種物質,我認為還有更多發現等著我們。」

延伸閱讀:奇特的火星隕石可追溯至太陽系中最大的火山結構 / 火星探測車毅力號首度採樣,樣本卻化為粉末與碎塊 

OCT. 2022

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