撒哈拉发现的火星陨石形成于至少41亿年前

沙漠寻宝者在撒哈拉捡到的一块玫瑰色石头，原来是一块来自火星的碎片，形成于40多亿年前，那时这颗行星尚处年轻阶段，水仍在其岩石中流动并发生作用。这块名为Teghaza 001的陨石，是一整块完整的古老火星地壳，其化学成分与科学家此前研究过的任何火星岩石都不相同。

这使它几乎像一次实地考察。每辆火星车都只探索过少数几个着陆点，而地球上几乎所有火星陨石都来自年轻的火山岩。相比之下，Teghaza 001似乎来自布满陨石坑的南部高地，这是这颗行星最古老的地貌区域，也是从未有着陆器涉足的地方。

“这确实是我们首次获得来自火星一个此前从未取样区域的火星地壳样本，”研究第二作者Lee Saper说。Saper在NASA喷气推进实验室从事这项研究时是一名博士后研究员，现为NASA艾姆斯研究中心科学家。喷气推进实验室的Yang Liu是论文第一作者；她表示，论文的一位审稿人称这块岩石为“火星的罗塞塔石碑”。

这项发现由喷气推进实验室、加州理工学院、加州大学洛杉矶分校、新墨西哥大学和缅因大学组成的团队发表在《Science》上。研究将Teghaza 001描述为一块缓慢冷却的火成岩，即辉长闪长岩，它由地壳深处的岩浆结晶形成。无论是矿物组合、岩石结构还是化学成分，它都与目前已知的大约435块火星陨石截然不同。

一粒锆石如何为一块火星岩石定年

这块岩石起初看上去并不特别。新墨西哥大学陨石研究所的研究人员通过氧同位素确认它来自火星；这种化学指纹能够区分来自不同天体的物质。它看起来像一块辉玻无球粒陨石，这是最常见的一类火星陨石。该研究所所长Carl Agee注意到，它的氧同位素数值与著名火星陨石NWA 7034（昵称“黑美人”）相似，而且其中部分区域富含氧化锰。

Liu差一点就略过了这个样本。但当她仔细查看时，发现了异常的纹理，以及改变整个研究进程的东西：锆石。这种坚硬的矿物会在结晶时封存铀和铅。由于铀会以已知速率衰变为铅，锆石便能充当天然时钟。团队对锆石的测量得出约41.1亿年的年龄，不确定度仅约1300万年。

第二个独立时钟来自加州理工学院。François Tissot的实验室与缅因大学的Alicia Cruz-Uribe合作，使用直径约为人类头发六分之一的激光束，在长石颗粒上钻出微小凹坑，并直接在质谱仪内测量铷和锶。每一个激光点耗时不足一分钟，分析所用的碎片比指甲还小，因此这块罕见岩石的其余部分得以保留，供未来研究使用。该方法得出约42.4亿年，误差范围较大，约为2亿年，与锆石的结果存在重叠。

“我想我们当时真的跳了起来；实验室里完全开起了舞会，”Cruz-Uribe谈及第一批结果返回的那一刻时说。

只有另外两块火星岩石接近这一年龄

大多数火星陨石在地质年代上较为年轻，通常只有数亿年，这意味着它们描绘的是一颗早已寒冷干燥的行星。只有另外两块陨石的年龄超过40亿年。ALH84001于20世纪80年代在南极洲发现，年龄大致相当，但它几乎完全由单一矿物构成，因此能揭示的信息有限。“黑美人”含有年龄相近的碎片，但这些碎片混杂在角砾岩中；角砾岩由破碎岩块聚合而成，并在超过10亿年的时间里受到热作用和撞击的反复改造。

Agee在新墨西哥大学的一份声明中说：“Teghaza 001只是一种未经掺杂的岩石类型，而且它有41亿年或更久的历史，所以这非常令人惊讶。”

从尺度上看，火星本身约有45亿年历史，因此这块岩石可追溯至其最初数亿年。Liu指出，这块石头比地球上最古老的完整岩石还要古老；在地球上，板块构造已将几乎所有行星原始地壳埋入地下并循环再造。火星很早以前就失去了这种剧烈的地质活动，这正是其早期历史能以此类碎片形式保存下来的原因。

为了寻找这块岩石可能的来源，团队将其矿物学特征和化学成分与NASA火星勘测轨道飞行器的轨道观测数据进行了比对。他们确定了13个具有匹配特征的地点，其中大多数位于古老的南部高地。

水，以及已经开始逸散的大气层

这块岩石也记录了与水的接触。其部分矿物发生了蚀变，氧同位素则显示，在一次撞击将它从火星表面炸离之前，它曾与富含重氧的流体发生反应。Saper、Liu及同事在《Science Advances》发表的一篇配套论文中，测量了其磷酸盐矿物中的水和氢同位素。当一颗行星向太空流失较轻的氢时，重氢即氘便会逐渐富集。团队发现，当时的火星水储库中，氘氢比已至少约为地球海水的两倍。

简单来说，40多亿年前的火星已经在向太空流失大气和水。“它记录了水与岩石之间的相互作用，甚至可能留下了火星大气在流失水分时的印记，”Saper说。

这块岩石也有助于解答一个更深层的问题。它的化学成分指向一种不同于普通辉玻无球粒陨石来源的地幔源区，这表明火星内部的多样性可能高于其陨石收藏此前所显示的程度。

这块岩石暂时无法告诉我们的事

没有人确切知道Teghaza 001来自哪里。这13个候选地点是依据矿物特征匹配得出的，而非已确认的喷发陨石坑；一块陨石并不会自带地址。“火星是一颗复杂的行星，这块陨石确实非常酷，但我们不知道它究竟来自哪里，因此这又一次说明了为什么我们需要把样本带回地球，”内华达大学拉斯维加斯分校行星科学家Anya Udry说。Udry没有参与这项研究。

这个年龄是下限。铀铅、铅铅和铷锶三种定年时钟彼此吻合，但团队表示，它们可能都曾被约41亿年前的一次加热事件重置。若是如此，这块岩石最初结晶形成的时间还要更早。

地球也留下了自己的印记。这块陨石在被发现前曾停留在撒哈拉，NASA指出，岩石中的部分细粒碳酸盐、硫酸盐和黏土是在地球上形成的。将沙漠风化与古老的火星蚀变区分开来是分析工作的一部分，而Agee发现的富锰斑块是过去环境的线索，并非生命存在的证据。此外，这只是一块岩石。单一样本可以打开一扇窗口，却无法绘制一颗行星。

关于Teghaza 001的常见问题

Teghaza 001陨石有多古老？

其内部的锆石晶体给出的年龄约为41.1亿年，另一项独立的铷锶测量结果也在误差范围内与之吻合。由于后期加热事件可能重置了这些时钟，这块岩石形成于至少41亿年前，也可能更早。

科学家如何知道一块陨石来自火星？

他们测量氧同位素，不同天体之间的氧同位素存在差异，并将其矿物和化学成分与火星任务数据进行比较。一些火星陨石中封存的气体，甚至与NASA维京号着陆器测得的火星大气相吻合。

Teghaza 001是最古老的火星陨石吗？

它是仅有的三块年龄超过40亿年的火星陨石之一，另外两块是ALH84001和“黑美人”。ALH84001的年龄与它接近，但几乎由单一矿物构成；“黑美人”则是碎片的混合物。因此，Teghaza 001是迄今发现的最清晰、完整的早期地壳样本。

Teghaza 001是否证明火星上曾存在生命？

没有。它显示水曾改变古老地壳中的岩石，也显示火星已经在向太空流失氢。这些是科学家探究生命是否可能存在时所研究的条件，但这块岩石不含生命存在的证据。

下一步是什么

这块陨石于2022年被发现，并以马里的Teghaza盐沼命名。其最大碎片重442克，归位于贝瑟尔的缅因矿物与宝石博物馆；该馆已借出另一块碎片，以便加州理工学院和缅因大学继续研究。年龄研究于2026年10月29日发表于《Science》，此前有关水的研究已于6月发表于《Science Advances》。Liu说，她的团队“才刚刚触及表面”，而这13个候选地点为未来的轨道飞行器和着陆器提供了一份精简清单，那里或许仍有其余古老地壳等待发现。

参考文献：Liu et al., “A Martian meteorite that formed ≳4.1 billion years ago samples Mars’ early crust and mantle,” Science, 2026. DOI: 10.1126/science.adz5646

标签: 天文学, nasa, Mars, Teghaza 001, 火星上的水, 火星陨石