岩石显示火星曾经像冰岛一样感觉：陨石坑研究为35亿年前的温度提供了窗口

30亿多年前，当水仍流在火星上时，大风火山口中沉积岩的风化可能发生在像冰岛一样的温度下。赖斯大学的研究人员比较了好奇号流动站收集的数据，并将其与地球上各个地方的状况相关联，以做出决定。

曾几何时，大风火山口的季节可能会感觉像冰岛的季节。但是，在30亿年前，没有人可以将其捆绑在一起。

莱斯大学的科学家进行的一项研究重点是古代火星陨石坑，该研究比较了好奇号流浪者与地球上类似地质构造在不同气候下经历过风化的地点的数据。

冰岛的玄武岩地形和凉爽的天气通常低于38华氏度，是最接近古代火星的类似物。该研究确定温度对古代火星河流沉积物形成的岩石如何受气候风化影响最大。

莱斯大学的博士后校友迈克尔·索普（Michael Thorpe）和火星的地质学家Kirsten Siebach以及纽约州立大学石溪分校的地球科学家乔尔·霍洛维茨（Joel Hurowitz）进行的这项研究旨在回答有关影响古湖床中沙土和泥沙的作用力的问题。

Curiosity自2012年登陆火星以来的旅途中收集的数据提供了有关在一个古老湖泊中形成的泥岩的化学和物理状态的详细信息，但是当沉积物向上游侵蚀时，这种化学方法并不能直接显示气候条件。为此，研究人员必须在地球上寻找相似的岩石和土壤，才能找到行星之间的相关性。

发表在《 JGR行星》上的这项研究从冰岛，爱达荷州和世界各地的各种已知情况中获取了数据，从而发现这与流动站在包括夏普山的火山口中所见和感知的物体提供了最佳匹配。

冰岛的一个河流喂养的沉积平原与30亿年前火星的大风火山口可能有相似之处。赖斯大学的研究人员研究了火山口沉积岩石的流动站数据，并将其与地球上类似的岩层进行比较，以确定沉积沉积物时火山口的气候状况。

火山口曾经包含一个湖泊，但是允许水填充其中的气候是一个长期辩论的主题。有些人认为火星早年温暖潮湿，河流和湖泊普遍存在。其他人则认为天气寒冷干燥，冰川和雪地更为普遍。

“相反，大风火山口中的沉积岩详细说明了这两种情况之间可能存在的气候，”索普说，他现在是美国宇航局约翰逊航天中心承包商雅各布斯太空探索小组的火星样本返回科学家。“古代的气候可能很寒冷，但似乎在很长一段时间内也一直在为湖泊中的液态水提供支持。”

研究人员感到惊讶的是，超过30亿年后，火星上的岩石风化如此之少，以至于古老的火星岩石可与当今河流和湖泊中的冰岛沉积物相提并论。

索普指出：“在地球上，沉积岩记录在化学风化的帮助下，随着时间的推移而成熟，做得非常出色。”“但是，在火星上，我们看到泥岩中非常年轻的矿物比地球上任何沉积岩都要古老，这表明风化作用是有限的。”

赖斯大学科学家迈克尔·索普对火星大风火山口中沉积岩石的化学和气候风化进行的比较表明，数十亿年前该地区的平均温度与冰岛的当前状况相似。

研究人员直接研究了爱达荷州和冰岛的沉积物，并汇编了从南极到夏威夷等世界范围内各种气候的类似玄武质沉积物的研究，以概括他们认为当水流入大风火山口时在火星上可能存在的气候条件。

“在这项研究中，地球为我们提供了一个出色的实验室，在这里我们可以使用一系列地点来查看不同气候变量对风化的影响，而年平均温度对大风火山口中的岩石类型影响最大。”好奇号团队的成员Siebach在2月新着陆器着陆后将成为一名毅力运营商。“地球上的气候范围使我们能够校准温度计，以测量古代火星上的温度。”

根据标准化学变化指数（CIA）的分析，冰岛的沙子和泥浆组成与火星最接近，这是一种基本的地质工具，可根据样品的化学和物理风化来推断过去的气候。

塞巴赫说：“当水流过岩石以侵蚀和侵蚀岩石时，它溶解了形成岩石的矿物中最易溶的化学成分。”“在火星上，我们看到，相对于火山岩，溶解最快的元素只有一小部分从泥浆中流失了，即使泥浆的粒度最小且通常风化最多。

她说：“这确实限制了湖存在时火星的年平均温度，因为如果温度升高，那么更多的这些元素就会被冲走。”

结果还表明，随着时间的流逝，气候从类似南极的条件转变为更多的冰岛，而河流过程继续在火山口中沉积沉积物。这一转变表明该技术可用于帮助追踪古代火星上的气候变化。

虽然研究的重点是湖泊中最低，最古老的沉积物-好奇心，但其他研究也表明，火星人的气候可能随时间波动并变得更干燥。希巴赫说：“通过与当今地球上众所周知的气候和环境进行比较，这项研究建立了一种更定量地解释这一趋势的方法。”“恒心公司可以使用类似的技术来了解其Jezero Crater着陆点周围的古代气候。”

她说，与此同时，气候变化，尤其是在冰岛，可能会改变地球上最适合理解两颗行星过去的位置。

参考：Michael T. Thorpe，Joel A. Hurowitz和Kirsten L. Siebach于2021年1月18日在JGR Planets.DOI：“火星大风火山口古环境的源到汇地面类似物”，2021年1月18日。
10.1029 / 2020JE006530

希巴赫（Siebach）是赖斯（Rice）的地球，环境和行星科学助理教授。Hurowitz是Stony Brook的地球科学副教授。

NASA索普的博士后研究金，NASA太阳系工作计划以及Stony Brook的David E. King现场工作奖支持了这项研究。