大约在1100万年前，一颗小行星撞击了火星，将红色星球的碎片散布到太空中。这些火星块中的一个最终到达了地球，靠近普渡大学，并且是为数不多的可以直接与火星相关联的陨石之一。这块陨石于1931年在普渡大学的一个抽屉中被发现，因此被称为拉法叶陨石。
对拉法叶陨石的初步研究揭示，它在火星上曾与液态水接触。科学家们长久以来对这种相互作用的时间充满好奇。最近，一个合作的科学家团队，包括来自普渡大学科学学院的两位科学家，成功地对拉法叶陨石中在这一水期形成的矿物进行了年代测定。他们的研究结果已发表在《地球化学视角信件》中。
玛莉莎·特伦布雷是普渡大学地球、大气和行星科学系的助理教授，也是该出版物的第一作者。她利用氦、氖和氩等稀有气体研究影响地球及其他天体表面的地质过程。特伦布雷指出，一些火星陨石含有在火星上与液态水相互作用而成的矿物。
“通过对这些矿物进行年代测定，我们可以确定在火星的地质历史中，液态水何时存在于火星表面或其附近，”她解释说。“对于拉法叶火星陨石，我们发现这些矿物大约在7.42亿年前形成。我们认为当时火星表面没有大量的液态水。相反，水很可能来源于已知的永久冻土下的融化冰，这可能是由于火星上持续的岩浆活动引发的。”
研究团队验证了在火星上水-岩相互作用的年龄是可靠的，并且这一测年方法没有受到拉法叶陨石接触水后的历史事件的影响。
“这段时间的年龄可能受到了将拉法叶陨石从火星发射出来的撞击、在太空中漂流11百万年后产生的加热，或者是在进入地球大气层时经历的加热影响，”她补充道。“然而，我们的发现表明，这些因素并没有改变拉法叶陨石水相关变化的年龄。”
瑞安·艾克特是普渡EAPS的高级研究科学家，也是该研究的共同作者，他使用放射性和稳定同位素研究地质时间线。他指出，之前的同位素数据试图估计火星上水-岩相互作用的时间，但存在问题，很可能受到各种其他因素的影响。
“这块陨石明显显示出与水反应的证据。事件的时间是未知的，但我们的研究精确确定了水的存在时间，”他说。
在抽屉中发现
通过持续的研究，我们目前对拉法叶陨石的起源有了相当的了解。大约1100万年前，由于一次撞击事件，它被击打而离开火星。
“我们之所以得出这个结论，是因为在离开火星后，这颗陨石在太空中遭遇了宇宙射线的轰击，这导致拉法叶陨石中形成了特定的同位素，”特伦布雷解释说。“尽管许多流星体来自火星和其他天体的撞击，但最终只有有限数量能到达地球。”
然而，一旦它降落到地球，细节就变得不那么清晰。我们可以确定这块陨石于1931年在普渡大学的一个抽屉中被发现，但其到达的具体情况仍然神秘。特伦布雷和她的团队在最近的研究中在澄清它降落后的时间线上取得了进展。
“我们分析了在拉法叶陨石上发现的来自地球的有机污染物（尤其是作物疾病），这些污染物在特定年份中较为显著，帮助我们缩小了它可能降落的时间范围，以及是否有人可能见证了它的到达，”特伦布雷说。
陨石：宇宙的时间胶囊
陨石作为坚固的时间胶囊，包含着来自宇宙中行星和天体的碎片。它们保留了地质年代学家可分析的数据。与地球岩石不同，陨石有一层在下降穿过大气时形成的外壳，通常会在夜空中产生炽热的视觉效果。
“我们可以通过检查陨石中含有的矿物及其相互关系来识别陨石，”特伦布雷指出。“通常，陨石的密度高于地球岩石，含有金属成分，展示磁性特性。我们也寻找在大气进入期间发生的熔融外壳。此外，我们可以利用陨石的化学成分，特别是它们的氧同位素，来识别它们的行星起源或对其进行分类。”
国际合作
参与本项出版物的研究团队由国际科学家组成，包括达伦·F·马克、丹·N·巴福德、本杰明·E·科亨、马丁·R·李、蒂姆·汤金森和卡罗琳·L·史密斯，他们分别代表苏格兰大学环境研究中心（SUERC）、圣安德鲁斯大学地球与环境科学系、格拉斯哥大学地理与地球科学学院、布里斯托大学地球科学学院以及伦敦自然历史博物馆。
“在我们来到普渡之前，瑞安和我都曾在苏格兰大学环境研究中心工作，在那里我们对拉法叶陨石的变化矿物进行氩-氩同位素分析，”特伦布雷补充道。“我们在苏格兰大学、格拉斯哥大学和自然历史博物馆的同事们也此前显著地贡献了对拉法叶历史的研究。”
对拉法叶陨石的变化矿物进行年代测定，以及对被称为纳克利特陨石的火星陨石进行研究，是行星科学的一个关键目标，因为科学家们认识到变质发生在火星的液态水存在下。然而，测定这些材料的年龄尤其具有挑战性，之前的尝试产生了不确定的结果，这些结果很可能源于超出水的变化过程的因素。
“我们已经展示了一种可靠的测定陨石变化矿物的岁月方法，可以应用于其他陨石和天体，以辨别液态水可能存在的时间，”特伦布雷总结道。
由于斯塔赫拉本科陨石基金的支持，特伦布雷和艾克特将继续探索陨石的地球化学和历史，为普渡EAPS的本科生提供参与这一研究的机会。
