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火星上的玻璃之海！究竟是天外來物還是火山噴發？

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2022年11月07日 -
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文章簡介：科學家探測到火星隕石坑中的撞擊玻璃
THE GLINT OF MARTIAN GLASS
科學家們在火星的環形山中發現了玻璃，這是撞擊過程中產生的巨熱融化了火星表層形成的。 
就像每個人在青春期長的痘痘一樣，火星表面布滿了痘坑一樣的環形山，數不清的撞擊使得它的表面傷痕累累。 當一個碰撞物高速撞上火星的時候，會融化掉所經之處的岩石，如果冷卻的足夠快——更直接點說就是，當這個融化的材料接觸到古老火星上的岩石和冰冷的空氣——玻璃形成了！
但是迄今為止，行星學家還沒有證實火星上有沖擊玻璃的存在。 實際上，很多科學家都見過玻璃，2012年，波拉尼·哈根和吉姆·比爾（他倆當時都在美國亞利桑那州立大學）觀測到大量的玻璃保留在北極沙海，橫穿了整個北部平原，覆蓋了大概1千萬平方公裏（4百萬平方英尺）。 “但是，他們此時仍不知道這個巨大之物源自何方，而且很難解釋如此大量的玻璃都是由撞擊造成的，因此，他們的矛頭轉向火山爆發。 ”哈根說到。 （火星在青年時期有大量的活火山。 ）
Credit: NASA / JPL-Caltech / JHUAPL / University of Arizona
在火星的一些火山口和阿爾加隕石坑附近（火山口中心峰如上圖所示），科學家發現了保存完好的沖擊玻璃的沉積層（綠色），同時發現的還有一些礦物質，輝石（藍色），橄欖石（紅色）。 地形模型和顏色編碼來自NASA火星勘測軌道飛行器，垂直方向標尺拉長2倍。 
現在，我們似乎終於在火星上找到了撞擊形成的玻璃。 為了驗證這種猜想，凱文·坎農和他的導師約翰·馬斯德塔（都是布朗大學）想到了一種創造性的方式，他們把實驗室工作和在航天器的發現結合，利用光譜對這種材料進行驗證。 
由於玻璃和礦物吸收光線的波長頻段是不同的，研究者可以通過光譜圖對這兩種東西進行區分。 因此，坎農隨即調配了一種與在火星上發現的成分類似的岩石粉末，然後灼燒進行玻璃制備測試。 通過在地球上人為的複制這種“火星”玻璃，坎農最終確定了這種材料的光譜圖。 
然後，該團隊在火星上挑選了幾個保存完好的撞擊坑，並且在NASA那邊的火星軌道探測器上得到了極好的廣譜數據。 他們構建了一種算法，能夠從原始坑中反射出來的混亂光線中分辨出玻璃的信號，從而精確探測到玻璃的存在。 
該團隊在地質期刊上發表論文，其中提到，這些玻璃表現出來的特性與沖擊誘發玻璃化的特點相匹配，有時甚至保存著沖擊融化以後的鋒利邊緣（比如阿爾加隕石坑），或者包含在薄薄覆蓋在地表上的溶體中（比如裏奇隕石坑）。 
“這實在是太棒了！”哈根說道（如今在普渡大學）。 檢測到玻璃廣譜信號是一個非常大的挑戰，她解釋了一下。 玻璃是半透明的，所以並不能很好的吸收光線。 另一方面，這些玄武岩中常見的=富鐵礦石，像橄欖石和輝石，也會出現在隕石坑中，它們能夠吸收更多的光線，產生的吸收廣譜帶更深更容易被發現。 她繼續說道“相比之下，富鐵礦石吸收了更多的光線，它們的信號很容易就覆蓋了玻璃的信號。 ”
發現玻璃是很令人振奮的，這是保存最完美的來自遠古生物的信號，有點像是古老蟲子和琥珀的結合。 之前在探討火星成果的時候，一些人高喊“探索生命的意義”，我總是嗤之以鼻，現在，真香。 我們之前探討過，好奇者號正在探索的黏土層是尋找生命的最好之地，因為黏土能夠把化石保存的很好。 
“撞擊的熔融物要是冷卻的很慢，會融化掉包裹在裏面的有機物”，他說。 此外，玻璃對於微生物是很友好的。 就微生物繁殖來說，玻璃中的化學鍵有脆化的傾向，因此微生物更容易在裏面打洞。 
如果在形成玻璃的同時，周圍環境比較濕潤，神奇的事情就發生了。 古代火星有相當多的水，這些湖的遺址大部分在隕石坑中，這些隕石坑與坎農和馬斯德塔研究的隕石坑有重疊的。 但是，即使是玻璃在形成之後和水發生了某些反應，但是研究小組並沒有發現這些水使玻璃發生改變的證據。 因此，仍然不清楚有有大的希望能在這些地方捕捉到死亡的微生物。 
盡管如此，火星2020漂流者號的擬定著陸點仍然選在了一個玻璃隕石坑——哈格雷福斯的附近。 這個行動的目的是采集土壤和岩石樣本，為以後的開采任務做好准備。 但是到目前為止，樣品返回航天器仍然只是行星科學家的靈光一閃。 
哈根講到，客觀的說，科學家能夠利用這種光譜分析在火星，甚至在其他的星球上找到其他種類的礦物質。 地球上很難找到保存完好的隕石坑，在火星或者其他什麼地方做這種研究能夠幫助我們更好的了解沖擊產生的各種物質——玻璃質的沖擊沉積物有多少，它們最終在隕石坑的哪個位置形成——還有這些玻璃質的沉積物如何影響從地表下方挖出的材料。 
BY: CAMILLE M. CARLISLE
FY: 掉渣餅
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THE GLINT OF MARTIAN GLASS

科學家們在火星的環形山中發現了玻璃，這是撞擊過程中產生的巨熱融化了火星表層形成的。

就像每個人在青春期長的痘痘一樣，火星表面布滿了痘坑一樣的環形山，數不清的撞擊使得它的表面傷痕累累。當一個碰撞物高速撞上火星的時候，會融化掉所經之處的岩石，如果冷卻的足夠快——更直接點說就是，當這個融化的材料接觸到古老火星上的岩石和冰冷的空氣——玻璃形成了！

但是迄今為止，行星學家還沒有證實火星上有沖擊玻璃的存在。實際上，很多科學家都見過玻璃，2012年，波拉尼·哈根和吉姆·比爾（他倆當時都在美國亞利桑那州立大學）觀測到大量的玻璃保留在北極沙海，橫穿了整個北部平原，覆蓋了大概1千萬平方公裏（4百萬平方英尺）。“但是，他們此時仍不知道這個巨大之物源自何方，而且很難解釋如此大量的玻璃都是由撞擊造成的，因此，他們的矛頭轉向火山爆發。”哈根說到。（火星在青年時期有大量的活火山。）

Credit: NASA / JPL-Caltech / JHUAPL / University of Arizona

在火星的一些火山口和阿爾加隕石坑附近（火山口中心峰如上圖所示），科學家發現了保存完好的沖擊玻璃的沉積層（綠色），同時發現的還有一些礦物質，輝石（藍色），橄欖石（紅色）。地形模型和顏色編碼來自NASA火星勘測軌道飛行器，垂直方向標尺拉長2倍。

現在，我們似乎終於在火星上找到了撞擊形成的玻璃。為了驗證這種猜想，凱文·坎農和他的導師約翰·馬斯德塔（都是布朗大學）想到了一種創造性的方式，他們把實驗室工作和在航天器的發現結合，利用光譜對這種材料進行驗證。

由於玻璃和礦物吸收光線的波長頻段是不同的，研究者可以通過光譜圖對這兩種東西進行區分。因此，坎農隨即調配了一種與在火星上發現的成分類似的岩石粉末，然後灼燒進行玻璃制備測試。通過在地球上人為的複制這種“火星”玻璃，坎農最終確定了這種材料的光譜圖。

然後，該團隊在火星上挑選了幾個保存完好的撞擊坑，並且在NASA那邊的火星軌道探測器上得到了極好的廣譜數據。他們構建了一種算法，能夠從原始坑中反射出來的混亂光線中分辨出玻璃的信號，從而精確探測到玻璃的存在。

該團隊在地質期刊上發表論文，其中提到，這些玻璃表現出來的特性與沖擊誘發玻璃化的特點相匹配，有時甚至保存著沖擊融化以後的鋒利邊緣（比如阿爾加隕石坑），或者包含在薄薄覆蓋在地表上的溶體中（比如裏奇隕石坑）。

“這實在是太棒了！”哈根說道（如今在普渡大學）。檢測到玻璃廣譜信號是一個非常大的挑戰，她解釋了一下。玻璃是半透明的，所以並不能很好的吸收光線。另一方面，這些玄武岩中常見的=富鐵礦石，像橄欖石和輝石，也會出現在隕石坑中，它們能夠吸收更多的光線，產生的吸收廣譜帶更深更容易被發現。她繼續說道“相比之下，富鐵礦石吸收了更多的光線，它們的信號很容易就覆蓋了玻璃的信號。”

發現玻璃是很令人振奮的，這是保存最完美的來自遠古生物的信號，有點像是古老蟲子和琥珀的結合。之前在探討火星成果的時候，一些人高喊“探索生命的意義”，我總是嗤之以鼻，現在，真香。我們之前探討過，好奇者號正在探索的黏土層是尋找生命的最好之地，因為黏土能夠把化石保存的很好。

“撞擊的熔融物要是冷卻的很慢，會融化掉包裹在裏面的有機物”，他說。此外，玻璃對於微生物是很友好的。就微生物繁殖來說，玻璃中的化學鍵有脆化的傾向，因此微生物更容易在裏面打洞。

如果在形成玻璃的同時，周圍環境比較濕潤，神奇的事情就發生了。古代火星有相當多的水，這些湖的遺址大部分在隕石坑中，這些隕石坑與坎農和馬斯德塔研究的隕石坑有重疊的。但是，即使是玻璃在形成之後和水發生了某些反應，但是研究小組並沒有發現這些水使玻璃發生改變的證據。因此，仍然不清楚有有大的希望能在這些地方捕捉到死亡的微生物。

盡管如此，火星2020漂流者號的擬定著陸點仍然選在了一個玻璃隕石坑——哈格雷福斯的附近。這個行動的目的是采集土壤和岩石樣本，為以後的開采任務做好准備。但是到目前為止，樣品返回航天器仍然只是行星科學家的靈光一閃。

哈根講到，客觀的說，科學家能夠利用這種光譜分析在火星，甚至在其他的星球上找到其他種類的礦物質。地球上很難找到保存完好的隕石坑，在火星或者其他什麼地方做這種研究能夠幫助我們更好的了解沖擊產生的各種物質——玻璃質的沖擊沉積物有多少，它們最終在隕石坑的哪個位置形成——還有這些玻璃質的沉積物如何影響從地表下方挖出的材料。

BY: CAMILLE M. CARLISLE

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