火星杰泽罗撞击坑Máaz组橄榄岩蛇纹石化的原位证据及其对早期火星气候与宜居性的启示

美国NASA火星2020毅力号团队通过PIXL、SuperCam-IR等多仪器联用，首次在火星杰泽罗坑Máaz组火成岩中发现蛇纹石化证据，揭示其由岩浆H2O脱挥发分驱动，为早期火星H2生产与岩浆活动关联提供直接证据，对理解火星水圈-大气演化及潜在生命支持环境具有重要意义。

　　

火星曾拥有温暖湿润的环境，但液态水如何长期存在始终是未解之谜。蛇纹石化——橄榄岩与水反应生成层状硅酸盐和H₂的过程，被认为是早期火星水圈-大气演化的关键环节。然而，由于缺乏原位观测数据，这一过程的机制、时空范围及其对火星气候的影响长期存在争议。NASA火星2020毅力号团队在《科学进展》发表的研究，通过分析杰泽罗撞击坑Máaz组火成岩的多仪器数据，首次揭示了火星蛇纹石化的直接证据。

研究团队利用毅力号搭载的X射线荧光光谱仪(PIXL)、红外光谱仪(SuperCam-IR)和显微相机(MCC)等设备，对四个磨削靶标（Guillaumes、Bellegarde等）开展微区元素-矿物学分析。通过XRF点阵扫描结合背反射X射线衍射，识别出橄榄石(Fo_3-20)被非晶态Fe-Si物质选择性替代的特征；红外光谱2.28 μm特征峰证实存在富铁层状硅酸盐（绿泥石/水硅铁矿）；显微反射率数据排除了大量赤铁矿干扰，结合机器学习聚类分析(SIGMA)，确认蚀变产物以水硅铁矿(hisingerite)-磁铁矿组合为主。

研究结果显示三个关键发现：首先，Fe-Si物质呈毫米级离散分布，含1.4-1.5 wt% MnO，与橄榄石晶体边界犬牙交错，X射线衍射缺失表明其结晶度差（<45 μm）；其次，Alfalfa靶标中发现无钛铬的富锰磁铁矿，其近红外/紫外反射比特征与实验室标准一致；最后，蚀变区域普遍富集Cl（达数wt%），暗示岩浆挥发分参与。

通过对比地球杜鲁斯杂岩体蛇纹石化样本，研究者提出Máaz组蛇纹石化温度>150°C，由岩浆结晶后期释放的H₂O驱动。这一机制解释了为何下伏Séítah组橄榄岩未发生类似蚀变——两者虽经历相同后期硫酸盐交代，但仅Máaz组富集岩浆挥发分。热力学模拟显示，火星古老地壳（压力1-2 kbar）的含水岩浆经高度分异后，H₂O溶解度降低可释放足量流体引发蛇纹石化。

该研究对理解火星宜居性演化具有双重意义：行星尺度上，Fe-rich橄榄岩蛇纹石化产生的H₂浓度是镁质岩的5倍，可能通过增强CO₂-H₂温室效应维持早期火星表面液态水；局部尺度上，杰泽罗坑内岩浆-水流体相互作用可能为有机分子合成（如CO₂还原产甲烷）提供还原剂。研究团队强调，毅力号采集的这些岩石样本将成为未来火星样品返回任务中破解行星宜居性密码的关键材料。