在 NASA 火星轨道器的帮助下，科学家们在火星上识别出一种名为“撞击玻璃”的奇特材料的沉积物。在地球上，这种相同的材料已被证明可以保存古代生命的证据，因此火星上的撞击玻璃可能会为这颗红色星球过去的可居住性，甚至过去的居民，提供重要的见解。布朗大学的凯文·坎农（Kevin Cannon）和约翰·马斯塔德（John Mustard）于 6 月 5 日在《地质学》杂志上报告了这一玻璃发现。
当小行星或彗星撞击行星表面时，撞击产生的巨大能量会熔化大量的岩石和土壤。如果这种液态岩石冷却得足够快，它就会在原子来不及组织成整齐的晶格之前硬化成固体——撞击玻璃。与我们在日常生活中遇到的透明玻璃不同，这种材料是深棕色的，几乎是黑色的，并且只有部分透明。坎农说，它看起来可能像夏威夷等地新鲜冷却的熔岩，即使这两种材料是通过不同的过程形成的。坎农是一名博士生，也是该论文的第一作者。
因为小行星和彗星经常撞击整个太阳系的行星——事实上，碰撞是影响太阳系中所有岩石和冰状天体的唯一地质过程——科学家们长期以来一直怀疑其他行星上存在撞击玻璃。这项新的研究为这个观点提供了观测支持。
支持科学新闻
如果您喜欢这篇文章，请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道 订阅。通过购买订阅，您将帮助确保有关当今塑造我们世界的发现和想法的具有影响力的故事的未来。
瞥见玻璃
到目前为止，火星上的撞击玻璃已被证明难以捉摸，因为它只发出微弱的光谱信号。科学家通过挑选出这些物质在从行星反射的阳光中留下的独特光谱“指纹”来识别火星表面的不同类型的岩石。普渡大学的行星科学家布里奥尼·霍根（Briony Horgan）解释说，不透明的材料会吸收大量的阳光，因此它们在反射光中的光谱特征比部分半透明材料（如撞击玻璃）的特征更强。她没有参与这项研究。因此，任何可能与撞击玻璃混合在一起的岩石的信号很容易压倒玻璃本身的信号。
坎农通过制造他自己的人造火星撞击玻璃克服了这一障碍。他混合粉末制成了一种与火星上的岩石成分相似的混合物，其配方基于火星探测器样本和火星陨石的研究数据。然后，他将混合物在烤箱中熔化，并使其硬化成仿制的撞击玻璃。
通过测量这种仿制撞击玻璃的光谱信号，坎农和布朗大学地球、环境和行星科学教授马斯塔德精确地知道在火星表面寻找什么。马斯塔德使用一种算法来搜寻火星勘测轨道器成像光谱仪收集的数据，希望找到类似的信号。
他们的搜索在火星表面的陨石坑中发现了一系列以前未检测到的玻璃沉积物。这些沉积物在陨石坑内的位置——在小行星或彗星撞击行星时形成的中心峰上——表明玻璃确实是在撞击过程中形成的。“这并不完全令人惊讶，”坎农在谈到他们对玻璃的检测时说。“我们认为它应该在那里，而且验证这一点真的很好。”
“我可以非常自信地说，这项新研究是首次在火星上明确检测到撞击玻璃，”霍根说，她曾研究过火星上的其他类型的玻璃沉积物。“凯文开发的检测方法也很新颖，我期待着看到他还能找到什么。”
古代生命的潜在证据
在火星上检测到撞击玻璃尤其令人兴奋，因为对地球上类似玻璃的研究表明，它可以保存碰撞发生之前和之后存在的生命的遗迹。
去年，由布朗大学的彼得·舒尔茨（Peter Schultz）领导的一个地质学家团队报告说，他们在阿根廷陨石坑的撞击玻璃中发现了植物叶子，就像琥珀中包裹的昆虫一样。这些叶子被完好地保存到细胞水平。根据舒尔茨的说法，撞击玻璃可能也会类似地捕获和保存火星上生物的碎片。这一建议促使坎农和马斯塔德进行了搜索。“没有证据表明火星上曾经存在生命，”纽约城市大学金斯堡社区学院的行星科学家基伦·霍华德（Kieren Howard）说，他没有参与坎农和马斯塔德的研究，但审阅了该论文的早期版本。然而，如果火星曾经有人居住，那么撞击玻璃内部的生命遗迹“可能仅仅允许重建古代环境，就像时间胶囊一样。”霍华德说，他对坎农和马斯塔德的发现感到谨慎的兴奋。
撞击玻璃不仅可以提供撞击发生时爆炸区域内生命的快照；玻璃本身还可以容纳在尘埃落定后迁入的微生物生命。
一组称为化学自养生物的生物可以钻入玻璃并以其营养为生。“这些家伙被认为是地球上最早的生命类型之一，也被认为是可能在其他行星上持续存在的微生物类型，”安大略省西部大学的哈利·萨珀斯（Haley Sapers）说，“它们是非常原始的形式，它们基本上吃石头。”
其中一些微生物会分泌一种有机酸，使其能够溶解玻璃并消耗其营养。随着玻璃的溶解，微生物会钻得更深，形成萨珀斯所说的“有点像微米大小的蠕虫洞”。因为撞击玻璃的营养物质没有锁定在晶体结构中，所以这些微生物通过优先在玻璃状基质上而不是在更结晶的材料上定殖来满足它们特殊的饮食习惯。尽管在地球上从未见过真正的化学自养生物在撞击玻璃中蠕动，但萨珀斯说，有强有力的证据表明它们在德国 1500 万年前的诺德林根陨石坑的撞击玻璃中定殖。
因此，如果在火星玻璃中发现了这些微小的隧道，这是否可以证明这颗红色星球曾经是，或者可能仍然是一群外星微生物的家园？这样的隧道肯定会让人怀疑至少曾经有生命存在。然而，根据坎农的说法，“没有理由认为今天火星上有任何活的生命。”此外，萨珀斯说，在玻璃中检测隧道需要将样本带回地球，这肯定会杀死玻璃中仍然存活的任何东西。
关于大气演化的线索
即使坎农和马斯塔德的撞击玻璃没有捕获到任何生命遗迹或容纳任何微生物，它也可能保存了碰撞时的大气气体。根据霍根的说法，了解火星大气层随时间的演变对于弄清楚其表面曾经有多么适宜居住至关重要。
行星科学家已经检查了来自火星的陨石，这些陨石包含在陨石坠落到地球时熔化的物质中捕获的火星大气气体。（这个特征首先将它们识别为火星陨石。）但这些陨石都是在过去 2000 万年内从火星喷射出来的，这在地质时间尺度上是相当近的。研究火星表面的撞击玻璃将为我们提供关于其大气层如何演化的新见解。