通过分析纳克利特（nakhlite）和谢尔戈特石（shergottite）陨石中的单斜辉石（clinopyroxene），利用傅里叶变换红外光谱（FTIR）技术对火星地幔中水的存在进行了限制研究

《Geochimica et Cosmochimica Acta》：FTIR constraints on Martian mantle water from clinopyroxene in nakhlite and shergottite meteorites

　　

伊奥安娜-博格丹娜·拉杜（Ioana-Bogdana Radu）|塞西尔·德利尼（Cécile Deligny）|亨里克·斯科格比（Henrik Skogby）|罗兰·斯塔尔德（Roland Stalder）|杰里米·J·贝卢奇（Jeremy J. Bellucci）|马丁·J·怀特豪斯（Martin J. Whitehouse）

摘要

传统上，火星上的水含量是通过分析熔融包裹体中的氢含量和磷灰石中的氢含量来估算的，但这些方法可能无法考虑到岩浆脱气或结晶后的脱水过程。辉石提供了一种替代方法：在结晶过程中，辉石会通过电荷平衡机制吸收微量水分，这些水分在脱水后仍会保留在辉石结构中，从而可以通过实验手段逆转水分流失并确定岩浆中的水分含量。本文首次对来自纳克拉石（nakhlites）和谢尔戈蒂石（shergottites）的辉石进行了热液再水合实验。经过处理的纳克拉石辉石中含有140–185 ppm的H₂O，这一数值与之前的研究结果（130 ± 26 ppm）一致，也处于地球玄武岩辉石的水分含量范围内。根据单斜辉石与熔体的分配系数计算，纳克拉石岩浆中的平均水分含量为1.59 ± 0.03–1.83 ± 0.10 wt%的H₂O，略高于之前的估计值（0.69–1.42 wt%）。纳克拉石复杂的热液历史表明其可能经历了岩浆脱气过程，并与富含H₂O但贫Cl的流体发生了相互作用，因此这些估计值可能仅代表纳克拉石岩浆中水分含量的最低值。假设部分熔融程度较低，纳克拉石的岩源地幔中应含有80–91 ppm的H₂O，这一数值与之前的研究结果（59–184 ppm）相符，也与地球MORB地幔的水分含量（54–330 ppm）相当。这表明所有纳克拉石可能具有共同的岩浆来源，并且与查辛石（chassignite）地幔的水分含量估计值（39–252 ppm）基本一致，说明任何外源流体的吸收对火星的整体水分平衡影响微乎其微。相比之下，谢尔戈蒂石中的辉石通过傅里叶变换红外光谱分析未检测到任何水分，这与基于已发表的谢尔戈蒂石成分计算出的约2–11 ppm的H₂O含量相符。综上所述，这些结果进一步丰富了我们对火星岩浆水分含量的认识，表明纳克拉石和谢尔戈蒂石可能具有共同的、含水量更高的岩源地幔