塑造火星地形的竟是40億年前撞擊它的一顆小行星

科技 07-24

火星、火衛一、火衛二（從左到右）的合成照。根據最新發表的一篇論文，這兩顆衛星可能是一場大碰撞形成的。

圖自：NASA

火星奇特的地形一直困擾著天文學家和行星科學家們。火星北部的大部分地區都是平坦的低地，南部卻是布滿隕石坑的高地，而且這顆紅色星球的內部還蘊藏著數量驚人的稀有金屬。

為此，科學家們提出了眾多解釋，包括遠古海洋、板塊構造、巨大小行星撞擊等。其中，第三個觀點被稱為「大碰撞假說」，最近越發獲得關注，一篇新發表的論文也對其表示支持。該論文認為，在太陽系形成初期，一場巨大的撞擊可能影響了火星的表面及其兩顆衛星的形成。

根據這一假說，一顆大約為穀神星（小行星帶的一顆矮行星）大小的天體曾與這顆紅色行星相撞，將其北半球的一部分區域撞離，並留下大量的金屬礦藏。此外，這顆小行星留下的碎片圍繞火星運動，最後形成了火衛一和火衛二——至少目前來說是這樣的，因為科學家們預計火衛一在未來的幾百萬年里可能自行破碎或者撞向火星。

「我們在論文中寫道，我們可以從動力學和地球化學方面解釋火星的這三大特徵，」科羅拉多大學波德分校地質科學系教授，該報告的共同作者——史蒂芬·莫契斯（Stephen Mojzsis）在一份聲明中表示，「這個解釋很精妙，因為它同時解釋了關於火星如何變成如今這個樣子的三個有趣而重要的問題。」

該研究由莫契斯和東京工業大學地球生命科學研究所的天文學家——雷蒙?布拉瑟（Ramon Brasser）合作完成，研究結果發表在最近一期《地球物理研究通訊》（Geophysical Research Letters）上。該研究分析了降落在地球上的火星隕石樣本。這些樣本與科學家們的預期相比含有更多的稀有金屬（例如銥、鋨、鉑），這意味著火星遭受過含有這類金屬的小型岩質小行星的大量撞擊。

科學家們估計，這些稀有金屬大約佔到火星質量的0.8%。

之後他們通過模擬各類大小的小行星撞擊來確認是多大的小行星造就了火星的地形。結果顯示，這顆小行星大約有1200公里長——接近加利福尼亞州的長度。模擬結果還表明，這顆巨大的小行星大約在44.3億年前撞向火星，那時太陽系才剛剛形成7億年。接下來的幾十億年里，許多更小的小行星也接著撞向了火星。

研究者們認為，大碰撞發生之後，火星表面有一片布滿小行星物質和火星岩石的區域，但隨著時間流逝，由於火星表面的腐蝕、風化等原因，這些殘留物被混合在了一起。

接下來，莫契斯和布拉瑟計劃通過科羅拉多大學波德分校的火星隕石檔案來研究這些隕石的構成會不會因為年齡的差異而有所不同。