发现研究将岩石从火星发射到太空所需的压力远低于想象

1865 年 10 月，一块 1980 磅重的岩石从太空落到地球上，轰然降落在印度偏远的谢尔加蒂村庄。在被事件的目击者收回后，这块石头落入了当地一位英国地方法官的手中，他努力确定奇怪物体的来源。经过一个多世纪对陨石碎片(所谓的shergottite)的研究，研究人员在<>年代终于确定了它的外星起源：我们的邻近行星火星。

在人类能够从火星带回样本之前，地球上发现的红色星球的唯一碎片是火星陨石，如雪戈特陨石。这些火星小旅行者的旅程是暴力的：火星岩石要到达地球，它们必须以足够的力量从红色星球表面弹出以逃避火星引力。这次抛射可能是由于对火星的巨大影响。岩石经受住了这次撞击的巨大温度和压力，飞过太空的真空，最终坠毁在我们自己的星球上。

几十年来，科学家们一直致力于模拟将红色星球的一部分发送到地球的火星撞击事件。现在，加州理工学院和加州理工学院为NASA管理的喷气推进实验室(JPL)的研究人员已经进行了实验，以模拟火星岩石所经历的所谓“冲击压力”。他们发现，将一块岩石从火星发射到太空所需的压力比最初想象的要低得多。

这项研究是在埃莉诺和约翰R.麦克米兰地质学和地球化学教授保罗·阿西莫的实验室进行的。这项研究在3月<>日发表在《科学进展》杂志上的一篇论文中进行了描述，并且是与JPL的合作。

几千年来，人们一直在地球上发现来自不同来源的陨石，但它们的起源直到最近才为人所知。当美国宇航局的维京轨道飞行器在1970年代后期测量火星的大气成分时，加州理工学院的Ed Stolper(现在是Shirley Hufstedler法官地质学教授)是最早提出雪戈特石来自火星的人之一 - 后来当稀薄的火星大气中的气体与封装在陨石中的气体相匹配时得到证实。

但这并不是陨石成分所能告诉我们它旅程的全部。火星岩石的一个主要组成部分是结晶矿物斜长石。在高压下，例如强烈的撞击，斜长石会转变为称为maskelynite的玻璃状材料。因此，在岩石中发现马斯克林石表明样品接触的压力类型。在过去的五年中，人们发现了斜长石和马斯克林石的混合物，这表明它们所承受的压力上限。

在由加州理工学院科学家Jinping Hu领导的新研究中，该团队进行了实验，从地球上粉碎含有斜长石的岩石，并观察矿物如何在压力下转变。该团队开发了一种更精确的方法来模拟冲击恢复实验中的火星撞击，利用强大的“枪”用射弹爆炸岩石，射弹的速度超过音速的五倍。以前的冲击压力实验需要通过钢室进行冲击波的回响，这给出了火星撞击事件期间发生的不准确图像。

“我们不在火星上，所以我们不能亲自观看陨石撞击，”JPL的行星科学家，该研究的合著者Yang Liu说。“但我们可以在实验室环境中重现类似的影响。通过这样做，我们发现发射火星陨石的压力比我们想象的要小得多。

以前的实验表明，斜长石在30吉帕斯卡(GPa)的冲击压力下变成马斯克林石，这是在海平面上经历的大气压力的300万倍，或者是潜水器在000公里的海水下潜水时接触的压力的1倍。

这项新的研究表明，这种转变实际上发生在20 GPa左右 - 与以前的实验有很大不同。特别是，新的压力阈值与这些陨石中其他高压矿物的证据一致，表明它们的冲击压力必须小于30 GPa。在火星陨石中发现的10种高压矿物中有<>种是在加州理工学院由矿物学家Chi Ma领导的研究中发现的，该研究由加州理工学院分析设施主任，该研究的合著者Chi Ma领导。

“模拟一种可以从火星发射完整岩石同时将它们电击到30 GPa的撞击是一项重大挑战，”Asimow说。“在这种情况下，30 GPa和20 GPa之间的差异是显着的。我们越能准确地描述陨石所经历的冲击压力，我们就越有可能识别出它起源的火星撞击坑。